一种液晶弹性体柔性器件及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115926212A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211527306.3(22)申请日2022.12.01(71)申请人哈尔滨工业大学（深圳）地址518000广东省深圳市南山区桃源街道深圳大学城哈尔滨工业大学校区(72)发明人计红军郑晓雄李明雨(74)专利代理机构深圳市添源创鑫知识产权代理有限公司44855专利代理师覃迎峰(51)Int.Cl.C08J5/12(2006.01)C08J5/18(2006.01)C08L101/12(2006.01)C08G83/00(2006.01)C08L87/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种液晶弹性体柔性器件及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种液晶弹性体柔性器件及其制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：步骤S1，通过在液晶分子中引入动态共价键、超分子作用或预埋反应基团的中的一种或几种的方法制备自修复液晶弹性体；步骤S2，将至少两个自修复液晶弹性体部分重叠后，针对重叠部分在室温下施压进行超声焊接；所述自修复液晶弹性体为热、光、电、磁、湿度的不同刺激响应液晶体系的一种或几种。本发明的技术方案通过设计制备自修复、可焊接液晶弹性体，并通过室温、快速的超声焊接，实现低温、快速、高效地构建复杂三维结构致动器，而且采用超声焊接，可以提高固相键合效率，有效保持液晶分子的取向性，提高液晶弹性体的驱动稳定性。CN115926212ACN115926212A权利要求书1/1页1.一种液晶弹性体柔性器件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1，通过在液晶分子中引入动态共价键、超分子作用或预埋反应基团的中的一种或几种的方法制备自修复液晶弹性体；步骤S2，将至少两个自修复液晶弹性体部分重叠后，针对重叠部分在室温下施压进行超声焊接；其中所述自修复液晶弹性体为热、光、电、磁或湿度刺激响应液晶体系。2.根据权利要求1所述的液晶弹性体柔性器件的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述自修复液晶弹性体的厚度为0.01~0.5mm，超声焊接的振动频率为20~40kHz，振幅为1~50μm，超声功率为不大于4000W，超声时间为不超过10s，焊头压力为0.5~5MPa。3.根据权利要求2所述的液晶弹性体柔性器件的制备方法，其特征在于：步骤S1包括：将液晶单体、自修复单体、填料、扩链剂、交联剂、引发剂溶于溶剂中混合搅拌进行搅拌，反应成型为膜，得到自修复液晶弹性体薄膜；其中，所述自修复单体包含引入动态共价键、超分子作用、预埋反应基团中的一种或几种的单体；所述自修复单体的添加量为液晶单体摩尔量的5%~50%，所述填料的添加量为液晶弹性体总质量的0.01~5wt.%，所述扩链剂的添加量为液晶单体摩尔量的50%~200%；所述交联剂的添加量为液晶单体摩尔量的0.5%10%。~4.根据权利要求3所述的液晶弹性体柔性器件的制备方法，其特征在于：所述动态共价键包括二硫键、二硒键、酯交换动态键、Diels‑Alder动态键中的至少一种；所述超分子作用包括引入含有多重氢键、离子键、金属配位键的物质或引入高分子量聚合物进行物理缠结实现；所述预埋反应基团包括引入过量丙烯酸酯双键与光/热引发剂或引入活性脂基团实现。5.根据权利要求3所述的液晶弹性体柔性器件的制备方法，其特征在于：步骤S1中，将液晶单体、自修复单体、填料、扩链剂、交联剂、引发剂混合溶于溶剂中，采用磁力搅拌机在30~90℃下搅拌0.5~6h，充分混合溶解，随后在聚四氟乙烯模具中铸膜；待干燥后经热引发或光引发进行初步聚合，拉伸到原长的200%~500%进行液晶机械取向，再经热引发或光引发完全固化，得到自修复液晶弹性体薄膜。6.根据权利要求5所述的液晶弹性体柔性器件的制备方法，其特征在于：所述液晶单体包含联苯类液晶基元、二苯乙烯类液晶基元或苯甲酸酯类液晶基元。7.根据权利要求6所述的液晶弹性体柔性器件的制备方法，其特征在于：所述苯甲酸酯类液晶基元包括1,4‑双‑[4‑(3‑丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]‑2‑甲基苯、1,4‑双‑[4‑(6‑丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]‑2‑甲基苯中的至少一种。8.根据权利要求5所述的液晶弹性体柔性器件的制备方法，其特征在于：所述填料包括微纳米二氧化硅、二氧化钛、炭黑、石墨烯、碳纳米管、MXene、银纳米材料、金纳米材料、四氧化三铁磁性粒子中的至少一种；所述扩链剂包括丁二醇、乙二胺、2,2’‑(1,2‑乙二基双氧代)双乙硫醇中的至少一种；所述交联剂包括三烯丙基异氰脲酸酯、四(3‑巯基丙酸)季戊四醇酯的至少一种。9.一种液晶弹性体柔性器件，其特征在于：其采用如权利要求1~8任意一项所述的液晶弹性体柔性器件的制备方法制备