柔性離子導(dǎo)線和該導(dǎo)線的制備以及基于該導(dǎo)線的耳機(jī)線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料和電氣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柔性離子導(dǎo)線和該導(dǎo)線的制備以及基于該導(dǎo)線的耳機(jī)線。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)線作為一種不可或缺的電路元件，在電子器件、機(jī)械、裝備以及建筑等存在電路系統(tǒng)的領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的導(dǎo)線通常由銅、鋁、鐵等電子導(dǎo)電的金屬導(dǎo)體制成。這些不透明的電子導(dǎo)體材料自身不能大幅度拉伸變形，并且輕微的拉伸變形后導(dǎo)電性能顯著受損，限制了它們?cè)谌嵝噪娮宇I(lǐng)域中的應(yīng)用。盡管目前廣泛應(yīng)用的摻錫氧化銦(ITO)具有很好的透明度，但I(xiàn)TO材料幾乎不能承受拉伸變形，其電阻隨拉伸變形劇烈增長(zhǎng)。
[0003]再比如，耳機(jī)是日常生活中普遍使用的一種電子產(chǎn)品，需要使用較長(zhǎng)的導(dǎo)線聯(lián)接使用。然而導(dǎo)線較長(zhǎng)時(shí)不僅不便于攜帶，而且易于纏結(jié)，使用較為不便。因此，研宄開發(fā)一種同時(shí)具有良好導(dǎo)電性能、高拉伸性能、高透明度、并且導(dǎo)電性能不隨導(dǎo)電材料自身變形而變化的柔性新型導(dǎo)線，既能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬導(dǎo)線的導(dǎo)電功能，又能避免金屬導(dǎo)線的上述缺陷，將具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種柔性離子導(dǎo)線和該導(dǎo)線的制備以及基于該導(dǎo)線的耳機(jī)線，可簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)線自身發(fā)生大的變形的同時(shí)保持良好的電導(dǎo)和聲音傳輸功能，實(shí)現(xiàn)柔性離子導(dǎo)體在柔性電子領(lǐng)域例如作為耳機(jī)聯(lián)線的應(yīng)用。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種柔性離子導(dǎo)線，包括:
[0007]柔性離子導(dǎo)體，為摻雜有可解離金屬鹽的凝膠；
[0008]介電彈性體，為絕緣彈性材料；
[0009]其中，柔性離子導(dǎo)體貼于介電彈性體的兩側(cè)，按照柔性離子導(dǎo)體/介電彈性體/柔性離子導(dǎo)體的順序組合，形成具有三層夾心結(jié)構(gòu)的柔性離子導(dǎo)線。
[0010]本發(fā)明還提供了一種制備所述柔性離子導(dǎo)線的方法，包括如下步驟:
[0011]步驟1，把高分子單體加入溶劑中，充分?jǐn)嚢枞芙?，制備高分子單體溶液；
[0012]步驟2，把金屬鹽加入到所述高分子單體溶液中，并加入適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑和熱引發(fā)劑以及催化劑，混合均勻得到混合液；
[0013]步驟3，將混合液倒入夾有硅膠墊片的玻璃板模具中，放在恒溫箱中加熱2?10小時(shí)，制備成摻雜有可解離金屬鹽的凝膠；
[0014]步驟4，將所述凝膠裁剪成長(zhǎng)條形作為柔性離子導(dǎo)體，按照柔性離子導(dǎo)體/介電彈性體/柔性離子導(dǎo)體的順序組合，制備得到三層夾心結(jié)構(gòu)的柔性離子導(dǎo)線。
[0015]其中，所述高分子單體可以為但不限于丙稀酰胺(acrylamide，AAm)、2_甲基丙稀酰胺(2-methylacrylamide，MAA)、異丙基丙稀酰胺(N-1sopropylacrylamide, NIPAm)、甲基丙稀酸輕乙醋(hydroxyethyl methacrylate, HEMA)、丙稀酸(AA)或甲基丙稀酸(methacrylic acid，MAA),，所述高分子單體溶液的溶劑為去離子水或離子液體，當(dāng)為去離子水，則凝膠為水凝膠，當(dāng)為離子液體，則凝膠為離子液體凝膠，高分子單體溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?20%。所述金屬鹽可以為但不限于氯化鈉(NaCl)、氯化鋰(LiCl)、氯化鉀(KCl)、氯化鎂(MgCl2)或醋酸鉀(KAc)，相對(duì)于溶劑的濃度為0.5?8 mol/Lo所述交聯(lián)劑相對(duì)于高分子單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%?0.06%，所述熱引發(fā)劑相對(duì)于高分子單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001 %?0.01 %，所述催化劑相對(duì)于溶劑的體積分?jǐn)?shù)為0.001 %?0.05%。所述交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，分子量為154.17g/mol ;熱引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨，分子量為228.201g/mol ;催化劑為N, N, N，，N，_四甲基乙二胺，分子量為116.20g/mol。所述絕緣彈性材料為聚丙烯酸酯、硅橡膠或聚氯乙烯。
[0016]本發(fā)明還提供了一種基于所述柔性離子導(dǎo)線的耳機(jī)線，所述柔性離子導(dǎo)線的一層柔性離子導(dǎo)體串接于耳機(jī)外置音頻線的正極線路，另一層柔性離子導(dǎo)體串接于耳機(jī)外置音頻線的負(fù)極線路。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]與傳統(tǒng)的金屬導(dǎo)線相比，本發(fā)明制備出的柔性離子導(dǎo)線具有高伸長(zhǎng)率、高透明及低彈性模量的特點(diǎn)，其拉伸應(yīng)變可達(dá)200%?800%，在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)(380?720nm)的透射率為77.87%?82.43%，拉伸彈性模量約為26.4?300kPa，電導(dǎo)率量級(jí)在0.01-10S/cmo其用于耳機(jī)線時(shí)，一方面能夠使得耳機(jī)線可以任意拉伸，避免了傳統(tǒng)耳機(jī)線長(zhǎng)度不夠或者線間纏繞的問(wèn)題，另一方面還能夠保證良好的音質(zhì)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明柔性離子導(dǎo)線用于導(dǎo)電通路的示意圖。
[0020]圖2是基于本發(fā)明柔性離子導(dǎo)線的耳機(jī)線結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0022]本發(fā)明一種柔性離子導(dǎo)線，包括柔性離子導(dǎo)體和介電彈性體，柔性離子導(dǎo)體為摻雜有可解離金屬鹽的凝膠，而介電彈性體為絕緣彈性材料。其中，柔性離子導(dǎo)體貼于介電彈性體的兩側(cè)，按照柔性離子導(dǎo)體/介電彈性體/柔性離子導(dǎo)體的順序組合，形成具有三層夾心結(jié)構(gòu)的柔性離子導(dǎo)線。
[0023]其制備過(guò)程如下:
[0024]實(shí)施例1
[0025]步驟1，把高分子單體丙烯酰胺(AAm)加入去離子水中，充分?jǐn)嚢枞芙?，制備得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I%的高分子單體溶液；
[0026]步驟2，把相對(duì)于溶劑的濃度為0.5mol/L的金屬鹽氯化鈉(NaCl)加入到所述高分子單體溶液中，并加入分子量為154.17g/mol的交聯(lián)劑N, N-亞甲基雙丙稀酰胺，分子量為228.201g/mol的熱引發(fā)劑過(guò)硫酸銨，分子量為116.20g/mol的催化劑N, N, N’，N’ -四甲基乙二胺，混合均勻得到混合液。交聯(lián)劑相對(duì)于高分子單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%，熱引發(fā)劑相對(duì)于高分子單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%，催化劑相對(duì)于溶劑的體積分?jǐn)?shù)為0.001%。
[0027]步驟3，將混合液倒入夾有硅膠墊片的玻璃板模具中，放在恒溫箱中加熱2小時(shí)，制備成摻雜有可解離金屬鹽的水凝膠；
[0028]步驟4，將所述水凝膠裁剪成長(zhǎng)條形作為柔性離子導(dǎo)體，按照柔性離子導(dǎo)體/介電彈性體/柔性離子導(dǎo)體的順序組合，制備得到三層夾心結(jié)構(gòu)的柔性離子導(dǎo)線，其中介電彈性體為聚丙烯酸酯。
[0029]實(shí)施例2
[0030]步驟1，把高分子單體丙烯酸(AA)加入去離子水中，充分?jǐn)嚢枞芙?，制備得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的高分子單體溶液；
[0031]步驟2，把相對(duì)于溶劑的濃度為8mol/L的金屬鹽氯化鋰(LiCl)加入到所述高分子單體溶液中，并加入分子量為154.17g/mol的交聯(lián)劑N, N-亞甲基雙丙稀酰胺，分子量為228.201g/mol的熱引發(fā)劑過(guò)硫酸銨，分子量為116.20g/mol的催化劑N, N, N’，N’ -四甲基乙二胺，混合均勻得到混合液。交聯(lián)劑相對(duì)于高分子單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%，熱引發(fā)劑相對(duì)于高分子單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%，催化劑相對(duì)于溶劑的體積分?jǐn)?shù)為0.05%。
[0032]步驟3，將混合液倒入夾有硅膠墊片的玻璃板模具中，放在恒溫箱中加熱10小時(shí)，制備成摻雜有可解離金屬鹽的水凝膠；
[0033]步驟4，將所述水凝膠裁剪成長(zhǎng)條形作為柔性離子導(dǎo)體，按照柔性離子導(dǎo)體/介電彈性體/柔性離子導(dǎo)體的順序組合，制備得到三層夾心結(jié)構(gòu)的柔性離子導(dǎo)線，其中介電彈性體為硅橡膠。
[0034]實(shí)施例3
[0035]步驟1，把高分子單體異丙基丙稀酰胺(N-1sopropylacrylamide, NIPAm)加入離子液體中，充分?jǐn)嚢枞芙?，制備得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的高分子單體溶液；
[0036]步驟2，把相對(duì)于離子液體的濃度為3mol/L的金屬鹽醋酸鉀(KAc)加入到所述高分子單體溶液中，并加入分子量為154.17g/mol的交聯(lián)劑N, N-亞甲基雙丙稀酰胺，分子量為228.201g/mol的熱引發(fā)劑過(guò)硫酸銨，分子量為116.20g/mol的催化劑N，N，N’，N’ -四甲基乙二胺，混合均勻得到混合液。交聯(lián)劑相對(duì)于高分子單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01 %，熱引發(fā)劑相對(duì)于高分子單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005%，催化劑相對(duì)于溶劑的體積分?jǐn)?shù)為0.01%。
[0037]步驟3，將混合液倒入夾有硅膠墊片的玻璃板模具中，放在恒溫箱中加熱6小時(shí)，制備成摻雜有可解離金屬鹽的離子液體凝膠；
[0038]步驟4，將所述離子液體凝膠裁剪成長(zhǎng)條形作為柔性離子導(dǎo)體，按照柔性離子導(dǎo)體/介電彈性體/柔性離子導(dǎo)體的順序組合，制備得到三層夾心結(jié)構(gòu)的柔性離子導(dǎo)線，其中介電彈性體為聚氯乙烯。
[0039]更多的實(shí)施例中，高分子單體還可以為其它性質(zhì)類似的物質(zhì)，例如2-甲基丙烯酰胺(2-methylacrylamide，MAA)甲基丙稀酸輕乙醋(hydroxyethyl methacrylate, HEMA)、甲基丙稀酸(methacrylic acid，MAA)等，金屬鹽還可以為氯化鉀(KCl)或氯化鎂(MgCl2)等，而所用溶劑也可以是其它混合溶劑。
[0040]本發(fā)明中，所使用的離子液體按陽(yáng)離子的不同主要分為咪唑鹽類、