[发明专利]可聚合低共熔溶剂及所制得的干式离子导体及其制备方法

说明书

本发明涉及公开了柔性电子设备领域，具体公开了一种用于制备干式离子导体的可聚合低共熔溶剂以及所制得的干式离子导体。其中可聚合低共熔溶剂包括含有两者以上混合保存或各自独立保存的以下组分在一定条件下混合得到：第一氢键供体、第二氢键供体与氢键受体，其中所述第一氢键供体含有不饱和双键，所述第二氢键供体不含不饱和双键；所述第一氢键供体：第二种氢键供体：氢键受体之间的摩尔比为1:（0.1~2）:（0.1~0.5）。本发明创造性地提出了一种通过动态地调控强弱交联密度以形成分等级的聚合物网络的新型策略，实现了对聚合物网络中的强弱交联密度的调节，从而最终得到一种具有高机械韧性、自修复和粘附性能的干式离子导体。

技术领域

本发明涉及柔性电子设备领域，具体涉及一种用于制备干式离子导体的可聚合低共熔溶剂以及所制得的干式离子导体及其制备方法。

背景技术

柔性电子设备常常需要固着在被测试物体/人上，以记录设备在各种环境下产生的各种电学信号，如其可以检测对运动形变、感知周围环境变化（如温度、湿度、不同液体），甚至可以监测身体健康状况以帮助医生诊断。传统情况下常常是用胶带固着、界面间相互物理作用或者化学偶联等方法将电子器件固着在物体表面。由于柔性电子设备良好的机械顺从性和导电性，这种方法在一定程度上能反应物体运动的规律。但是，对于物理方法而言，器件与和界面之间的弱相互作用使器件在微小运动和细节方面表现不足，且在大形变时容易发生脱落。使用化学偶联方法虽然可以大幅提升界面之间的粘附力，但是一旦化学键被破坏，粘附力也不复存在了。而且，当器件发生损坏时需要及时地恢复机械和电学性能，自修复性能的引入可以大幅延长设备使用寿命，减少设备故障和成本。此外，光学透明度在一些触控盘和电致发光设备等领域是必须的。因此，开发一种集可逆强粘附性、可拉伸性、导电性、自修复性能和光学透明度于一身的材料是富有挑战性的。

为了解决以上问题，研究人员提出了各种解决方案。如Wang等开发了一种生物仿真人体皮肤特性的水凝胶，其具有优异的自粘附能力、弹性、透明度、自修复能力和热响应能力等。Gao及其同事利用聚两亲离子/黏土制备了纳米复合水凝胶，由于其良好的透明度、粘附、自修复、导电性被应用于触控盘。虽然制备的水凝胶具有多样的功能性，但却具有适中的粘附强度（20-40 kPa）, 而且水凝胶本身具有的含水量使其环境耐受性很差，如在高温环境下发生脱水，低温环境下易结晶的特性限制了其广泛的应用。为了绕开水凝胶的弊端，研究人员通过将有机溶剂引入到聚合物网络中开发了有机凝胶以增强其环境稳定性，但是仍然获得了有限的粘附强度（6-32 kPa）。因此，开发一种具有优异环境稳定性的高粘附强度的透明导电自修复材料将能在很大程度上拓宽应用范围。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的水凝胶材料所存在的至少一种缺陷（不足），发明人通过创造性地采用一种通过动态地调控强弱交联密度以形成分等级的聚合物网络的新型策略，将两种不同的氢键供体与氢键受体混合，在一定条件下，其中一类氢键供体与氢键受体两者之间的强氢键作用可以形成强力的韧性网络结构，同时引入的第二类氢键供体能够通过其与其它两组分之间形成的弱、但高度动态可逆地交联点，进而调节聚合物网络中的强弱交联密度。按照这种设计思路，可以轻易地制备具有高机械韧性、自修复和粘附性能的超分子聚合物材料。采用本发明人的设计思路，可以很容易地制备具有高机械韧性、自修复和粘附性能的超分子聚合物材料，制备工艺简单。该聚合物具有优异的导电性能，可作为多用途的电子皮肤附着在各种材料表面，且其优异的光学透过率也可以在不阻碍光学信号的情况下稳定的传输电学信号。

本发明提出的技术方案能够应用于多功能电子皮肤等柔性电子设备中。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种应用于制备干式离子导体的可聚合低共熔溶剂，其制备原料包括：第一氢键供体、第二氢键供体与氢键受体，其中所述第一氢键供体含有不饱和双键，所述第二氢键供体不含不饱和双键；所述第一氢键供体：第二种氢键供体：氢键受体之间的摩尔比为1 :（0.1~2）: （0.1~0.5）。