[发明专利]一种具有模量不匹配区域的柔性应变响应材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有模量不匹配区域的柔性应变响应材料及其制备方法，属于柔性高分子应变敏感材料技术领域，按质量份计，该柔性应变响应材料由如下组分组成：0.2‑10份导电粒子、20‑70份硬质颗粒、30‑80份柔性高分子材料，所述硬质颗粒的粒径为1‑200μm。通过控制硬质颗粒的加入量和粒径大小，可以实现对最终制备的柔性应变响应材料应变灵敏度的调控，使该柔性应变响应材料不但具有良好的力学性能及良好的柔性，还具有优异的应变灵敏度。本发明中柔性应变响应材料制备工艺简单，易操作，且成本低，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于柔性高分子应变敏感材料技术领域，具体涉及一种具有模量不匹配区域的柔性应变响应材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，特别是智能材料、人工智能和可穿戴器件的发展，具有压阻效应和拉阻效应的应力应变传感材料已成为了人们广泛研究和关注的热点。传统金属式应力应变传感器由于其难以承受大幅度形变以及柔韧性差等缺点，难以成为制造智能可穿戴器件的核心材料。近年来，具有应力应变响应性柔性高分子复合材料作为一种新型应力应变传感材料被认为是未来智能可穿戴器件的理想材料。然而，由于大多数应力应变响应性柔性高分子复合材料的制备过程复杂，对制备工艺要求较高，原材料昂贵，且响应灵敏度低，导致其大规模生产和工业应用受到极大限制。因此急需一种制备工艺简单、响应灵敏度高的应力应变响应性柔性高分子复合材料及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种具有模量不匹配区域的柔性应变响应材料；目的之二在于提供一种具有模量不匹配区域的柔性应变响应材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种具有模量不匹配区域的柔性应变响应材料，按质量份计，所述柔性应变响应材料由如下组分组成：0.2-10份导电粒子、20-70份硬质颗粒、30-80份柔性高分子材料；所述硬质颗粒的粒径为1-200μm。

优选的，所述导电粒子为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、石墨或炭黑中的一种或多种。

优选的，所述硬质颗粒为玻璃微珠、硅微粉、陶瓷颗粒或聚苯乙烯微球中的一种或多种。

优选的，所述柔性高分子材料为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、天然橡胶、聚烯烃弹性体或三元乙丙橡胶中的一种或多种。

2、所述的一种具有模量不匹配区域的柔性应变响应材料的制备方法，所述方法为：将导电粒子、硬质颗粒和柔性高分子材料熔融共混后模压成型，即可。

3、所述的一种具有模量不匹配区域的柔性应变响应材料的制备方法，所述方法为：将导电粒子、硬质颗粒和柔性高分子材料预聚物加入有机溶剂中混匀，然后加入固化剂并再次搅拌均匀后除去所述有机溶剂，最后放入模具中固化成型。

优选的，所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、异丙醇、丙酮、正己烷或四氢呋喃中的一种。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种具有模量不匹配区域的柔性应变响应材料及其制备方法，通过向柔性高分子材料中加入导电粒子和硬质颗粒，可以在柔性高分子材料中同时构建出相互贯穿的导电网络和模量不匹配区域，利用模量不同对应变的灵敏度不同的特点，提高了材料整体的应变灵敏度。另外，由于柔性应变响应材料应变灵敏度随硬质颗粒加入量的增多而增加，随硬质颗粒粒径变小而增加，因此可以通过控制硬质颗粒的加入量和粒径大小，可以实现对最终制备的柔性应变响应材料应变灵敏度的调控，而之所以将硬质颗粒的加入量限定为20-70份，粒径限定为1-200μm，是因为在保证最终制备的柔性应变响应材料具有良好的力学性能及具有适当的模量而具有良好的柔性的前提下，还能使最终制备的柔性应变响应材料具有优异的应变灵敏度。本发明中柔性应变响应材料制备工艺简单，易操作，且成本低，适合工业化生产。

附图说明