[发明专利]一种形状记忆复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种形状记忆复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料由液态金属层和形状记忆高分子材料层交替复合而成。制备方法包括采用分层复合的方法，将液态金属均匀喷涂于形状记忆高分子材料层上，形成液态金属层，然后在所述液态金属层上涂覆另一层所述形状记忆高分子材料层，重复以上步骤至所需厚度。本发明可导电的柔性形状记忆聚合物复合材料导电性能优异且具有柔性特质，同时可根据需要更改其厚度，制备方法简便快捷高效且可控，灵活度极高，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种多功能聚合物复合材料，特别涉及一种以液态金属及形状记忆高分子聚合物为主要成分的导电柔性形状记忆聚合物复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

形状记忆高分子又称形状记忆聚合物(Shape Memory Polymers，简称SMP)，是指具有初始形状的制品在一定的条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件(如热、电、光、化学感应等)的刺激又可恢复其初始形状的高分子材料。目前，形状记忆高分子材料在智能材料领域获得了广泛的关注与研究。与形状记忆合金相比，形状记忆聚合物作为一种新型的功能高分子材料，具有质轻、可回复形变量大、易于加工、价格低廉等优点。但其功能性相对单一，且不具备与应用环境相适应的功能特性，极大的限制了在实际工程领域的普及与应用。因此，为了拓展实际工程应用，常在形状记忆聚合物中添加各类填料做成形状记忆聚合物复合材料，从而达到增强其各项性能的目的。目前，研究较多的是热致型形状记忆聚合物，但热致型形状记忆聚合物容易受到外界热源等环境因素的限制，其进一步应用还存在很多问题。近年来，研究人员将导电材料添加到本身为绝缘体的形状记忆聚合物集体中，制得了电致型形状记忆聚合物复合材料。这种材料可通过电流生热使体系温度升高，实现形变恢复，并且不受外界环境因素的干扰，具有较好的稳定性能。

电致型形状记忆聚合物按照填充材料的不同可以分为金属填料填充形状记忆聚合物复合材料和碳质填料填充形状记忆聚合物复合材料。常用的为碳质填料，利用的是碳黑、碳纳米管、碳纤维等作为导电填料来影响形状记忆聚合物复合材料的电性能及形状记忆效应。但碳质填料填充形状记忆复合材料在通电升温过程中容易出现电阻增大的现象，从而使复合材料失去导电能力。因此从导电角度而言，金属填料的形状记忆聚合物复合材料性能更优异。但目前常用的金属填料为金、银、铜等，在常温下硬度较高，不能灵活的变换形状。同时，由于碳质填料及金属填料的形变恢复率较低，当形状记忆聚合物复合材料出现大变形时填料易与基体剥离，这极大的限制了形状记忆聚合物复合材料的应用。因此，迫切的需要一种新型填料的出现。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明目的是提供一种可导电的柔性形状记忆复合材料。

实现本发明目的技术方案为：

一种形状记忆复合材料，由液态金属层和形状记忆高分子材料层交替复合而成。

优选地，所述液态金属层与形状记忆高分子材料层的层厚分别为10μm-100μm。

优选地，所述液态金属层与形状记忆高分子材料层的厚度比例为0.5-1.5∶0.5-1.5，进一步优选为1∶1。

所述形状记忆复合材料包括多个交替的液态金属层及形状记忆高分子材料层。

优选地，所述形状记忆复合材料中，液态金属层为3-10层，或所述形状记忆高分子材料为4-11层。

所述形状记忆复合材料可根据不同场合实际需要调整至所需厚度。

优选地，所述形状记忆复合材料的厚度为70μm-2mm。

优选地，所述形状记忆复合材料其最外层为形状记忆高分子材料层。

优选地，所述液态金属为镓、镓的二元合金、镓的三元合金中的一种或几种。

较佳地，所述液态金属为镓铟二元合金，其中镓的含量为质量分数50％-90％，其余为铟；