[发明专利]一种电致变形的智能材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于材料领域，公开了一种电致变形的智能材料及其制备方法和应用。该智能材料从下往上，依次包括第一层材料、第二层材料和第三层材料；所述第一层材料和第三层材料主要由聚乙烯醇、第二副族元素与第六主族元素形成的化合物组成；第二层材料主要由聚烯烃的卤化物组成。第二层材料主要由聚烯烃的卤化物与纳米银组成；该智能材料在交流电压刺激下，伸长率可超过380％，在350伏特的直流电压下即可发生形变，伸长率可达450％；现有技术中的同类型材料，需要在上5千伏特的直流电压下，才能有伸长率达到100％的效果；在第二层材料中加入纳米银，可明显改善在相同电压刺激下的智能材料的伸长率。

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种电致变形的智能材料及其制备方法和应用。

背景技术

智能材料(Intelligent material)，是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。近些年来，智能材料兴起，各种功能型智能材料应运而生。作为智能材料，既要感受物理条件的变化，也要作出反应。这些物理条件可以是力、湿度、压力、温度、光照、热量、电等。从报道的研究成果来看，关于这些物理量的智能材料都有一些报道，从数量来看关于力学、湿度、压力、温度、光照、热量的智能响应型智能材料偏多，而关于电学物理量的智能材料偏少一些。但是，从后续成果的集成与综合应用来看，电学量是最容易集成应用的。利用单片机作为控制器，可以将多个电学智能材料集成管理控制，还可以与网络连接，实现远程控制等。

目前，电刺激响应型的智能材料还处在发展初期，只有少数优良的材料问世。像电致伸缩大形变材料，其发展也遇到很多瓶颈。交流电刺激往往其变形效果并不明显，而直流电压往往需要超过5千伏特才会有明显的变形效果。

因此，提供一种电致变形的智能材料，该智能材料在交流电的刺激下具有明显的变形效果，或在直流电压低于5千伏特的条件下，也具有明显的变形效果，是十分有必要的。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电致变形的智能材料，所述电致变形的智能材料在交流电压下，其伸长率可超过380％，在直流电压350伏特以下，其伸长率也可达450％，且本发明所述电致变形的智能材料伸长后可完全恢复，重复伸缩50次，其伸长率依然良好。

一种电致变形的智能材料，从下往上，依次包括第一层材料、第二层材料和第三层材料；所述第一层材料和第三层材料主要由聚乙烯醇(PVA)、第二副族元素与第六主族元素(或称为氧族元素)形成的化合物组成；所述第二层材料主要由聚烯烃的卤化物组成。

所述第二层材料相对第一层材料和第三层材料而言，较软。

优选的，第二副族元素与第六主族元素形成的化合物选自锌的氧化物、锌的硫化物、镉的氧化物、镉的硫化物、汞的氧化物或汞的硫化物中的至少一种。

进一步优选的，第二副族元素与第六主族元素形成的化合物选自氧化锌(ZnO)和/或硫化镉(CdS)。

优选的，所述聚烯烃的卤化物选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚氟乙烯(PVF)或聚二氟乙烯(PVF2)中的至少一种。

进一步优选的，所述第二层材料主要由聚烯烃的卤化物与第一副族元素组成。有利于进一步提升所述智能材料在电刺激下的伸长率。

更优选的，所述第二层材料主要由聚烯烃的卤化物与纳米银组成。

优选的，所述第一层材料与第三层材料的组成物质相同。若第一层材料与第三层材料的组成物质不相同，则在电刺激下，所述智能材料会发生卷曲，若第一层材料与第三层材料的组成物质相同，则在电刺激下，所述智能材料不易发生卷曲。

优选的，第一层材料和第三层材料中的聚乙烯醇(PVA)和第二副族元素与第六主族元素形成的化合物的质量比为1:(5-10)。