一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒、制备方法及应用

本发明涉及新材料，具体涉及一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒、制备方法及应用。

背景技术：

1、随着信息技术时代的迅猛发展，各种各样的新一代民用、军用电子产品对电子材料领域提出轻量化、柔性化、高性能化、参数可调控化等方面的性能要求。目前雷达防护罩通常以透明聚合物作为主要材料，能够允许雷达波通过的同时保持对雷达波的低反射率；然而现有的聚合物材料通常只能通过固定波段频率的信号。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题提供一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒、制备方法及应用。

2、本发明采用的技术方案是：一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：将含有氨基或羧基型液晶和高分子柔性聚合物溶于水性溶剂中，充分混合，加入油性溶剂和表面活性剂，充分混合后得到微乳化乳液；

4、步骤2：向步骤1得到的乳液中加入交联剂，交联反应后得到液晶弹性网络微球lcen；

5、步骤3：将步骤2得到的lcen分离，清洗，干燥后分散于溶剂中，搅拌条件下加入表面吸附氢原子的液态金属；

6、步骤4：将步骤3得到的混合溶液置于冷水浴中，充分反应即可得到以lcen为核，液态金属为壳的液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒。

7、进一步的，所述含氨基或羧基型液晶、高分子柔性聚合物和交联剂的质量比为4～5:14～15:1；

8、含氨基或羧基型液晶为4'-氨基-4-氰基联苯、2-羧基联苯、4'-(4-羧基苯氧基)-联苯-4-甲酸中的一种；

9、高分子柔性聚合物为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺中的一种；

10、交联剂为戊二醛；

11、步骤2中交联反应温度为60℃，反应时间为24h。

12、进一步的，所述液态金属为金属镓；液态金属表面吸附氢原子的处理过程如下：

13、s11：对液态金属镓进行超声清洗，干燥，超声振荡，形成液态金属镓小液滴；

14、s12：将步骤s11得到的液态金属镓进行等离子表面处理，即可得到表面吸附氢原子的液态金属镓。

15、进一步的，所述微乳化乳液中lcen的质量浓度为1％；水性溶剂和油相溶剂的体积比为1:1；交联反应在40～60℃下，以400～500rpm的转速进行。

16、进一步的，所述步骤3中加入表面吸附氢原子的液态金属后，在80℃、800rpm条件下搅拌1小时；所述步骤4中冷水浴温度为5～10℃，冷却时间为1h。

17、进一步的，所述步骤3中液态金属与lcen的质量比为2:5。

18、进一步的，所述步骤s11中超声清洗超声频率为10khz，功率为60w，超声振荡超声频率为40khz，功率为100w；步骤s12中等离子功率为2kw，处理时间为20min；等离子体反应腔室的温度为60℃，气体氛围为氮气和氢气的混合气体，通入气体流量为500～800sccm。

19、一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒，所述液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒以液晶高分子弹性网络为核，以液态金属为壳。

20、一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒的应用，所述液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒作为填料用于制备通过电压调控介电常数的复合介电滤波薄膜。

21、一种复合介电滤波薄膜的制备方法，包括以下步骤：

22、s1：将液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒与液态硅橡胶pdms、固化剂充分混合，真空脱气处理即可得到复合硅橡胶基材；其中pdms与固化剂的质量比为10:1，真空脱气时间为1h；液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒在复合硅橡胶基材中的质量分数为30wt.％～70wt.％；

23、s2：将步骤s1得到的复合硅橡胶基材采用刮膜法得到薄膜复合硅橡胶基材；

24、s3：将步骤s2得到的薄膜进行高温固化处理，即可得到所需电压调控介电常数的复合滤波薄膜；其中高温固化的条件如下：处理温度为120℃，处理时间为2h。

25、本发明的有益效果是：

26、(1)本发明得到的液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒作为填料得到的滤波薄膜中，所有液晶分子均为长轴取向结构，并且含有极性基团，因此其介电常数存在各向异性，在电场的作用下存在电致折射效应，即在电场的作用下，液晶分子的指向矢发生偏转，使得分子的长轴偏向于电场方向，并且随着电场强度的不同，偏转角度也不同，整体介电常数也不同；同时由于液晶分子通过氨基或羧基与高分子弹性网络中的羟基形成氢键连接，在电场作用下，液晶分子带动高分子弹性网络产生弹性形变，使得液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒在介观上表现为偶极子电荷中心距离变大，进一步加强了薄膜内部的极化强度，使得薄膜的介电常数可以调整；所以本发明的填料其具有更强的响应灵敏度；

27、(2)本发明液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒作为填料得到的滤波薄膜，由于液态金属具有较低的黏结能，使得硅橡胶内部的pdms长链的驰豫自由度得到了释放，从而使得复合材料即使在高填料含量下依然具有较低黏度，大大提高了复合材料的可加工性活和力学性能；

28、(3)本发明液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒作为填料得到的滤波薄膜，由于液态金属具有高导热系数，可以避免复合材料局部过热，从而可以将复合薄膜的整体温度控制在低分子向列型液晶呈液晶态的温度范围内，提升了复合薄膜调控介电常数的可靠性；

29、(4)本发明的滤波薄膜，由于液态金属在电场作用下会产生电场诱导电流，导致液态金属产生形变，而电场诱导电流通常会朝电场分布不均匀的区域流动，从而达到电势的均匀分布；液态金属的加入改善了复合材料的电场分布，提高了材料的击穿电压，使复合滤波薄膜可用于调控介电常数的电压范围大大提升。

技术特征：

1.一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述含氨基或羧基型液晶、高分子柔性聚合物和交联剂的质量比为4～5:14～15:1；

3.根据权利要求1所述的一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述液态金属为金属镓；液态金属表面吸附氢原子的处理过程如下：

4.根据权利要求1所述的一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述微乳化乳液中lcen的质量浓度为1％；水性溶剂和油相溶剂的体积比为1:1；交联反应在40～60℃下，以400～500rpm的转速进行。

5.根据权利要求1所述的一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤3中加入表面吸附氢原子的液态金属后，在80℃、800rpm条件下搅拌1小时；所述步骤4中冷水浴温度为5～10℃，冷却时间为1h。

6.根据权利要求1所述的一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤3中液态金属与lcen的质量比为2:5。

7.根据权利要求3所述的一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤s11中超声清洗超声频率为10khz，功率为60w，超声振荡超声频率为40khz，功率为100w；步骤s12中等离子功率为2kw，处理时间为20min；等离子体反应腔室的温度为60℃，气体氛围为氮气和氢气的混合气体，通入气体流量为500～800sccm。

8.采用如权利要求1～7任一所述制备方法得到的液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒，其特征在于，所述液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒以液晶高分子弹性网络为核，以液态金属为壳。

9.如权利要求8所述一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒的应用，其特征在于，所述液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒作为填料用于制备通过电压调控介电常数的复合介电滤波薄膜。

10.如权利要求9所述一种复合介电滤波薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒、制备方法及应用，包括以下步骤：步骤1：将含有氨基或羧基型液晶和高分子柔性聚合物溶于水性溶剂中，充分混合，加入油性溶剂和表面活性剂，充分混合后得到微乳化乳液；步骤2：向乳液中加入交联剂，交联反应后得到液晶弹性网络微球LCEN；步骤3：LCEN分离，清洗，干燥后分散于溶剂中，搅拌条件下加入表面吸附氢原子的液态金属；步骤4：将混合溶液置于冷水浴中，充分反应即可得到以LCEN为核，液态金属为壳的液晶弹性网络@液态金属纳米颗粒；本发明填料对于介电常数具有更强的响应灵敏度，得到的复合介电滤波薄膜具有高可加工性和力学性能，调控介电常数更加可靠。技术研发人员：任俊文,王梓,贾申利,赵莉华,姜国庆,魏华超,卞超受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4