[发明专利]一种电驱动形状记忆高分子微层复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电驱动形状记忆高分子微层复合材料及其制备方法，电驱动形状记忆高分子微层复合材料包括弹性恢复层和驱动转换层，本发明利用碳纤维编织连续导电的编织层，在化学气相沉积作用下先在编织层的表面沉积气相碳纤维，再通过化学气相沉积石墨烯，获得碳纤维编织物，其空隙内生长导电性的碳‑碳复合材料。将该碳纤维编织物通过连续浸渍、烘烤，形成导电的驱动转换层，再在转换层的一侧喷涂弹性恢复层高分子材料，形成电驱动形状记忆高分子微层复合材料，本发明提供的所述电驱动形状记忆高分子微层复合材料的制备方法，效率高、成本低，可连续进行大规模生产。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料及其制备技术领域，具体涉及一种电驱动形状记忆高分子微层复合材料及其制备方法。

背景技术

形状记忆高分子材料是一类能够在外界的刺激下做出响应的智能材料，当它的初始形状发生变形后，在外界条件变化的刺激下从而产生感知，并且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。

形状记忆高分子材料的触发方式有多种，如温度、电流、湿度、光照、磁场、PH等。目前温度响应型形状记忆高分子材料研究最多，首先将具有原始形状的热致形状记忆高分子材料加热到玻璃化转变或熔点以上，在一定外力下塑造成临时形状，使温度降到转变温度以下，这样应力被冻结，固定临时形状；当温度再升至转变温度以上时，储存在高分子内部的能量被释放出来，材料在熵弹性驱动下由临时形状回复到原始形状。但在实际应用情况下，温度场的获得需要额外配套加热设备，加热设备的效率一般都比较低而且需要较长的加热时间。另外，热致形状记忆高分子材料的回复过程一般不可控，只能由临时固定形状直接回复到原始形状，回复过程的形状不能任意控制，大大降低了使用效率。电致形状记忆高分子是通过电流的加载来实现临时形状到原始形状的回复。电致形状记忆高分子相对于热致形状记忆高分子型具有使用优势。因此，制备方便易用的电致形状记忆高分子材料，提高使用效率以及控制回复过程是领域发展的热点和未来方向。

专利CN201810069421.8公开了一种导电形状记忆纤维薄膜，形状记忆材料溶解纺丝，干燥后浸泡在导电聚合物中形成导电形状记忆薄膜；专利CN201710232884.7和CN201710924004.2公开了一种三维形状记忆复合材料，前者将多孔高分子材料浸渍在导电碳类溶液中，后者将其浸渍在纳米银线液中，最后将三维导电孔结构浸渍在树脂中，形成三维电驱动形状记忆复合材料；专利CN201710340831.7公开了一种多层两向异性电致形状记忆高分子复合材料，将回复层或可逆层中的一层做成导电层，另一层做成绝缘层，往复交替堆叠。

目前采用的导电材料有碳系材料和金属粒子材料，如：石墨烯粉末、炭黑、碳纤维粉末、碳纳米管、银纳米线、银纳米粒子、铜粉、铝粉等，制作方法有熔融共混、溶液混合，还有浸渍法。存在电阻特性不稳定，往复使用后电阻变大的问题，且有些方法复杂、成本极高，无法工业化生产。

发明内容

为解决目前导电形状记忆高分子材料反复使用后电阻不稳定、往复使用后电阻变大、方法复杂、成本高，无法大规模生产的技术问题，本发明提供了一种电驱动形状记忆高分子微层复合材料及其制备方法，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电驱动形状记忆高分子微层复合材料，包括弹性恢复层和驱动转换层，所述弹性恢复层是由弹性体材料组成，所述驱动转换层由刚性高分子材料和碳纤维编织物制成。

优选的，所述弹性恢复层的厚度为50-500um，所述驱动转换层的厚度为50-500um。

优选的，所述弹性恢复层的弹性体材料是聚烯烃类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酯类弹性体或热固性橡胶弹性体中的任意一种或多种的混合物。