[发明专利]一种基于双向形状记忆的温度传感导电高分子复合材料

说明书

技术领域

本发明提供一种双向(two-way)形状记忆高分子复合材料及导电材料领域机理，具体涉及一种具有导电网络结构的导电金属纳米线、和具有双向功能的温度传感功能的复合材料及制备方法。

背景介绍

最近几年来科研学者在形状记忆高分子材料领域不断取得新的研究进展。其形状记忆高分子(Shape memory polymer)材料是一类具有在外界条件变化(如温度，湿度，光，电磁等)的刺激下从而产生感知。具体的是当它的初始形状发生形变后，在额外刺激下，做出相应调整使其最终恢复至原始形状。形状记忆高分子其具有形变量大、易赋形、加工容易、响应可调节、质量轻、价格低廉、种类丰富等诸多优点，因此该类材料在智能传感、生物医疗、航天航空、智能纺织、自修复等领域具有广阔的应用前景。

本专利基于形状记忆高分子材料，公开了一种基于双向形状记忆的温度传感导电高分子。其实现在热触发下双向的电传感形状记忆性能，具体指的是温度升高时形变回复，缩短，电导率上升；温度降低时变长电导率下降。因此本发明提供一种制备双向形状记忆的温度传感高分子的制备方法以及展现此功能中机械手段。第一次实现通过高分子以及纳米导电材料来展示热缩冷拉的逆反机理。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能够实现双向感应的基于双向形状记忆的温度传感高分子复合材料，能够实现在温度下变形，具体的是在一个持续外力下，先温度升高时膜被拉伸至平衡，冷却后固定形状电信号下降至平衡，然后低电压下(避免热效应)，温度升高时，该复合材料能够实现不同程度的形状上升，电导率也随之上升，撤去刺激时，复合材料下降至平衡，电导率也随之缓慢下降至平衡。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有双向形状记忆的温度传感高分子复合材料,其组分包括弹性网络结构形状记忆高分子材料以及可逆结晶相的PCL材料和纳米导电材料。

本发明的具有多重刺激响应的双向形状高分子复合材料,

由如下组分和质量百分数组成：

1.纳米导电材料，用量为1％-2％

2.弹性网络结构形状记忆高分子材料，用量为39％-99％

3.可逆结晶相的PCL材料，用量为0％-59％

所述的可逆结晶相的PCL材料和弹性网络结构形状记忆高分子材料即热塑性的聚己内酯(PCL)(Mn＝80000)和聚氨酯(SMPU)高分子。

所述的纳米导电材料为的纳米银线、纳米粉末如(纳米铜粉、纳米银粉)等具有高导电性的导电物质。

本发明提供了制备上述具有双向形状记忆的温度传感高分子复合材料的制备方法。具体的包括以下步骤：以形状记忆聚氨酯为基体，加入热塑性聚己内酯，再将高分子复合材料的共混溶液滴涂在纳米导电材料基体，除去导电基体上的共混溶液的溶剂制得。

优选的，所述的制备工艺中形状记忆材料聚氨酯为体温型的高分子基体，添加热塑性聚己内酯，质量百分比范围为0％-60％，溶于有机溶剂中，加热搅拌超声均匀。然后利用合成的纳米银线通过滴涂或旋涂等方法在玻璃基底上得到一层致密的导电网络，将制备好的共混高分子材料滴涂铺展在导电纳米材料表面上，先在烘箱70℃-80℃下干燥12小时，最后再放入真空干燥箱在70℃下左右真空干燥24小时。获得具有双向形状记忆的温度传感导电高分子复合材料

上述有机溶剂是N,N二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N二甲基甲酰胺或者是四氢呋喃中的一种。

与现有技术相比较，本发明有提供一种双向形状记忆的温度传感高分子复合材料制备方法，具有如下效益：

该方法的制备过程简单，易操作，且原材料的选择性多样。制备得到的双向形状记忆的温度传感高分子复合材料拥有特殊的形貌，同时实现双向电传感的功能。

附图说明

图1操作示意图

图2实体图

图3导电膜双向功能的电流，温度，长度图

图4膜的电镜图

具体实施方式

为了使本发明的技术手段，创作特征，达成目的与功效易于明白，下面通过具体的实施例对本发明进行进一步的详细说明。有必要指出一下的实施例是本发明的保护范围。

实施例1

1.将1-3mg的纳米银线溶解于乙醇溶液中，搅拌并超声。将其滴涂或旋涂在基体上。并烘干。

2.热塑性的聚己内酯(PCL)与体温型的形状记忆聚氨酯SMPU溶解于N,N二甲基乙酰胺(DMAC)中，其比例是PCL：SMPU＝1:9。加热搅拌并超声一段时间，使溶液均匀。