[00346333]电活性聚合物材料的结构设计、制备与应用关键技术

当在电信号的刺激下，材料产生形变的聚合物称为电活性聚合物(electroactivepolymer，EAP)，包括电子型和离子型电活性聚合物。电活性聚合物材料与形状记忆合金、压电陶瓷相比，具有响应速度快、柔性轻质、易加工的优点。该项目主要通过设计分子结构、设计单体侧基、现有材料表面改性等三个研究思路实现从微观层面到宏观层面设计及制备电活性聚合物，并且将其应用在相关的领域中。主要发明如下： 1.通过分子结构设计，在芳香族聚合物结构中引入活性氮氧自由基，发明了一种新型自由基聚合物衍生物以及系列复合材料，突破了电活性芳香族聚合物的关键合成工艺，获得了具有高电压、高容量且电子传输能力优异等特点的柔性电极新材料，作为最具发展前景的绿色安全电极材料，广泛用于数据线、耳机线材、智能手环等电子器件。 2.通过聚集态结构设计，在聚合物主链中引入离子型的侧基，发明了一类聚集态结构可调的电活性聚离子液体。该类材料兼具增塑、增强、定向迁移等能力，是热塑性材料加工过程中的一体多用的多功能高附加值改性剂，显著提升热塑性材料的加工性能和表面光洁度，极大的提升产品的性能及生产效率；拓宽了静电纺丝技术的成型区间、极大地细化了纳米纤维尺寸，有效解决了静电纺丝技术中纳米纤维尺寸与成型工艺相互制约的瓶颈问题；聚集态结构可调的聚离子液体显著增强了高分子薄膜基材的电场极化性能，研制了一系列高储能密度的柔性聚合物膜。将这类材料应用于电缆料等生产工艺中，扩宽了电活性聚离子液体的应用空间。 3.通过表面修饰改性，对柔性纤维等聚合物进行表面活化改性和化学镀银，发明了一种导电聚合物纤维材料，自发研制了微成型挤出设备，解决了工程中柔性高强度导线难以成型的难题，获得了机械性能优异、价格低廉、导电性良好的导电纤维材料。自主研发的成型设备技术应用于挤出、注塑件的制备。 该项目通过自主研发，从分子结构设计、聚集态结构设计、表面改性等方面发明了新型电活性聚合物材料，获得国家授权发明专利8件，发表SCI论文40余篇。成果自2009年起开始实施应用，已经应用在数据线、耳机线材、电缆料、挤出设备等，并产生了良好的社会和经济效益。