[发明专利]基于苯丙氨酸衍生物的小分子有机压电材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于苯丙氨酸衍生物的小分子有机压电材料、制备方法及应用。制备方法包括以下步骤：将苯丙氨酸衍生物的有机小分子溶于醇类溶剂中得到混合溶液；在混合溶液中加入不同种类及摩尔比的酸对该有机小分子进行掺杂；溶剂挥发，有机小分子组装即可制得具有不同压电系数的有机压电材料。本发明合成的有机小分子组装体具有压电性质，压电性能可通过酸掺杂的方式调节，制备方法简单高效、环境友好。其制备的压电器件能够有效的监控人体运动，可用于电子皮肤、软体机器人、健康监测、运动监控、可穿戴设备等领域。

技术领域

本发明属于有机小分子材料/电子器件领域，具体地，涉及一种基于苯丙氨酸衍生物的小分子有机压电材料及其制备方法和应用。

背景技术

具有压电效应的材料统称为压电材料，可分为正压电效应(对压电材料施加压力产生电位差)和逆压电效应(对压电材料施加电压产生机械应力)。压电效应自1880年被居里兄弟发现以来，已被广泛用于压电传感、能量收集和滤波换能器等领域。故一种新型压电材料的设计与合成对其实现基础研究和实际应用都具有重要意义。

压电材料大致可分为无机压电材料(锆钛酸铅压电陶瓷等)、有机压电材料(聚偏氟乙烯等)和复合压电材料。然而，这些材料的制备过程需要高温或熔融淬火技术、长加工时间，以及拉伸和高压极化等其他刺激，耗费大量能量。此外，这些材料中有几种因其有毒重金属含量而对环境造成严重危害，因此无法用于可穿戴电子设备或植入式设备。这些缺点要求通过合理设计原材料和制造方法来开发新型环保压电材料。而有机小分子压电材料因其合成方法简单高效、环境友好，结构可调控，是一类新型的压电材料，可用于电子皮肤、软体机器人、健康监测、运动监控、可穿戴设备等领域。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于苯丙氨酸衍生物的小分子有机压电材料、其制备方法及应用。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

本发明提供一种基于苯丙氨酸衍生物的小分子有机压电材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、将苯丙氨酸衍生物的有机小分子物质溶于醇类溶剂中得到混合溶液；

步骤2、在混合溶液中加入酸性物质对该有机小分子进行酸掺杂；

步骤3、溶剂挥发，有机小分子组装即可制得具有不同压电系数的有机压电材料。

所述步骤1中，苯丙氨酸衍生物的有机小分子物质的结构式如式Ⅰ或式Ⅱ所示：

其中，R₁为二苯胺，R₂为氢原子。

结构式Ⅰ的有机小分子中掺杂酸的摩尔比为1:n，所述n为0.5-2。

结构式Ⅱ的有机小分子掺杂酸的摩尔比为1:m，所述m为0.5-1.5。

步骤2中，用于掺杂的酸包括盐酸、氢溴酸、氢碘酸、氯丙酸中的一种或多种。

所述醇类溶剂包括六氟异丙醇、异丙醇、三氟乙醇、乙醇、正丁醇中的一种或几种。

作为本发明又一实施方式，所述基于苯丙氨酸衍生物的小分子有机压电材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将苯丙氨酸衍生物的有机小分子溶于六氟异丙醇等醇类溶剂中；

(2)加入酸性物质对该有机小分子进行掺杂，溶剂挥发有机小分子组装即可得具有不同压电系数的压电组装体。

上述所述的制备方法制备得到的基于苯丙氨酸衍生物的小分子有机压电材料也属于本发明的保护范围。

所述的基于苯丙氨酸衍生物的小分子有机压电材料在压电器件中的应用也属于本发明的保护范围。