[发明专利]一种高分子压电复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高分子压电复合材料及其制备方法和应用。所述的高分子压电复合材料的制备方法包括以下步骤：将聚偏氟乙烯、N,N‑二甲基甲酰胺和丙酮按照质量比(1‑3):(4‑6):(4‑6)混合，在室温下搅拌24‑72h至聚偏氟乙烯完全溶解，得到聚偏氟乙烯溶液；随后向聚偏氟乙烯溶液中加入质量为聚偏氟乙烯2‑80wt％的压电功能体，在室温下搅拌48‑72h，即得到压电功能体均匀分散的聚偏氟乙烯混合液，造粒即可。该材料可达到纳米级，能够产生电势，压电性能十分优异，用于制备人工韧带能够达到感知关节形变，产生生物电，电流通过韧带残端的神经末梢上传至中枢的效果，且无毒、无害、生物相容性强。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种高分子压电复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

材料从使用性能上可以分为结构材料和功能材料两大类，其中结构材料以其强度、韧性、硬度、弹性等力学特性为应用依据，功能材料以其电、磁、光、声、热等物理性能为基础，用以制作有特殊功能的器件。压电材料是实现机械能与电能相互转换的功能材料，是一类对机、电、声、光、热敏感的电子材料，目前广泛应用于工业部门和高科技领域。

压电材料分为压电陶瓷、压电晶体和压电复合材料。压电复合材料是指由至少一种压电相材料与非压电相材料按照一定的连通方式组合在一起而构成的一种具有压电效应的新材料。按照各相材料的连通方式，压电复合材料一般可分为十种基本类型，即0-0、0-1、0-2、0-3、1-1、1-2、1-3、2-2、2-3、3-3型。其在介电材料、传感及控制、水声材料、热释电材料等方面都有广泛的研究和应用。

目前已知的压电复合材料种类众多，例如：中国专利文献CN201310025599.X，公开日2013.05.15，公开了一种透明抗静电的聚偏氟乙烯压电材料及其制备方法，该聚偏氟乙烯压电材料为聚偏氟乙烯和离子液体的混合物，方法是首先将聚偏氟乙烯和离子液体80～110℃下真空干燥24～48h；干燥后的聚偏氟乙烯和离子液体按质量比为100:0.5～40，加入熔融混炼设备180～200℃下熔融混炼，得到混合物；最后将混合物从熔融混炼设备中出料，降至常温并结晶，得到聚偏氟乙烯压电材料。中国专利文献CN201410820024.1，公开日2015.04.22，公开了一种超韧压电聚乳酸/聚偏氟乙烯合金材料及其制备方法，该材料为共混物，主要包括聚乳酸树脂、聚偏氟乙烯树脂、相容剂，还可包括聚乳酸结晶成核剂、无机填料、其他热塑性树脂；聚乳酸树脂为聚乳酸树脂和聚偏氟乙烯树脂总重量的5～95wt％，聚偏氟乙烯树脂为聚乳酸树脂和聚偏氟乙烯树脂总重量的95～5wt％，相容剂为聚乳酸树脂和聚偏氟乙烯树脂总重量的0.01～15wt％，将上述原料熔融共混后，以5～20毫米/分钟的拉伸速率在常温下进行拉伸1～5倍即可。

人工韧带为全部或部分地传送软组织和软组织、软组织和硬组织、硬组织和硬组织之间作用力的植入物，还包括类似天然结构的支撑韧带以及与天然结构同时使用的韧带假体，用于韧带损伤的替代修复。目前人工韧带的缺点是不具有模拟韧带含有的本体感受器的感受本体感觉——生成生物电冲动——上传的功能，该功能的缺失是人工韧带植入手术康复效果不佳的关键原因。

目前关于压电复合材料在人工韧带中的应用尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高分子压电复合材料。

本发明的再一的目的是，提供所述的高分子压电复合材料的制备方法。

本发明的另一的目的是，提供所述的高分子压电复合材料的用途。

本发明的第四个目的是，提供一种人工韧带。

为实现上述第一个目的，本发明采取的技术方案是：