[发明专利]一种柔性紫外检测防护器件及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种柔性紫外检测防护器件及其制备方法和应用，该制备方法包括：在包含偶氮苯液晶弹性体的薄膜基体上沉积导电纳米粒子。本发明通过将偶氮苯液晶弹性体与导电粒子复合，制备了液晶高分子作为感应元器件/基体一体化的全柔性传感器件，并可运用多种加工成型方式，制备可穿戴的柔性紫外检测器件。

技术领域

本发明涉及智能高分子材料技术领域，具体涉及一种柔性紫外检测防护器件及其制备方法与应用

背景技术

柔性电子是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，以其独特的柔性以及高效制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景，如柔性电子显示器、可穿戴设备等，成为近年来交叉学科中的研究热点之一。

紫外光在电磁波谱中波长范围为10-400nm，有较强穿透能力和抗电磁干扰能力，在光固化、光刻、医疗杀菌、军事战略等领域有广泛应用。由于人体长时间在紫外辐照下会诱发皮肤疾病，因此设计制备可实时检测紫外光强度并可屏蔽紫外光的可穿戴器件具有重大意义。目前，柔性紫外检测器件主要是以半导体材料(如ZnO等)为元器件，用光刻技术、气相沉积等方式将微纳级半导体沉积在柔性高分子基体基底上。但是半导体材料本征非柔性，与基体不匹配，穿戴后运动产生的应力对检测影响较大；此外，加工过程中制备的材料面积有限，器件无法具备防护功能，长期使用可能会对人体或设备造成老化损伤。本征柔性、可大面积加工的可穿戴紫外检测与防护一体化器件的制备也是本领域的研究难点。

发明内容

本发明实施例提供一种柔性紫外检测防护器件的制备方法，制备了液晶高分子作为感应元器件/基体一体化的全柔性传感器件，并可运用多种加工成型方式，制备可穿戴的柔性紫外检测器件。

本发明实施例提供一种柔性紫外检测防护器件的制备方法，包括：在包含偶氮苯液晶弹性体的薄膜基体上沉积导电纳米粒子。本发明以偶氮苯液晶弹性体同时作为紫外光响应的元器件和纤维薄膜基体，在此基体上沉积导电纳米粒子，考察该器件紫外光检测/防护能力，其是由纤维的光致收缩应力导致器件电阻变化，进而检测紫外光强度。该柔性导电纤维薄膜具有紫外光检测能力和防护能力。

在一些优选实施例中，所述偶氮苯液晶弹性体为聚(乙二醇)-嵌段-聚{11-[4-(4-琥珀酰亚胺酯基苯偶氮)苯氧基]十一烷基甲基丙烯酸酯}。本发明所使用的偶氮苯液晶嵌段共聚物(Az-BCP)名称为聚(乙二醇)-嵌段-聚{11-[4-(4-琥珀酰亚胺酯基苯偶氮)苯氧基]十一烷基甲基丙烯酸酯}，该嵌段共聚物可与富含活性氨基的交联剂快速交联，制备紫外光响应变形的液晶弹性体。本领域中其它含偶氮苯等光响应基团的小分子或者高分子聚合物也可以适用，但各方面效果以Az-BCP最优。

在一些优选实施例中，还包括：将所述偶氮苯液晶弹性体与热塑性弹性体共混制备薄膜基体；其中，所述热塑性弹性体选自热塑性聚氨酯(TPU)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、三元乙丙橡胶(EPDM)中的一种或几种。本发明中，所述薄膜基体共混上述热塑性弹性体能增强其力学性能，同时通过不同弹性体间的协同作用能更好地沉积导电纳米粒子。

在一些优选实施例中，所述偶氮苯液晶弹性体与所述热塑性弹性体的质量比为1:2～1:9，优选的，所述偶氮苯液晶弹性体与所述热塑性弹性体的质量比为1:5。

在一些优选实施例中，所述薄膜基体为纤维薄膜基体，通过纺丝法制备所述纤维薄膜基体；其中，所述纺丝法选自湿法纺丝、干法纺丝、静电纺丝和微流体纺丝中的一种；优选的，所述纺丝法为静电纺丝，更优选，所述纺丝过程中所用直流电压为15～20KV，注射器内溶液推进速度为0.5～2mL/h，针头与接收装置距离为10～15cm。连续将优选为0.1～2mL的混合溶液进行纺丝，得到所需厚度的纤维薄膜；接收装置为表面贴有一层铝箔的铜板，纺丝完成后用镊子撕下纤维薄膜。所述接收装置的大小可以切割，撕下纤维薄膜后薄膜大小形状也可以裁剪。本发明中通过上述纺丝方法可更好的制备出拉伸、可折叠、可透气的纤维薄膜基体。