【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电致动材料，特别涉及一种pvdf基聚合物复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着机器人、可穿戴设备、医疗监测等新兴领域的迅速发展，以人工肌肉、生物传感器，执行器等为代表的模仿自然界生物机械功能的仿生器件受到广泛关注。电活性聚合物能够将电能转化为机械能，在电场下可以发生形状和尺寸的改变，其良好的伸缩性和可调性可被设计成各种形状和大小以适应不同的应用场景，这种灵活性和适应性使其在开发柔性仿生器件中扮演着核心角色，为多个领域带来革命性的改变。从电活性聚合物出发设计仿生器件的关键在于更大程度上提高材料的电致形变和机械能量密度。电致形变(通常以百分比表示)直接反映了材料在电场作用下能够实现的形状或尺寸变化程度。对于许多应用来说，能够实现较大的应变意味着器件可以产生更大的位移或形状变化，这对于实现高效的动作和精确的控制至关重要。机械能量密度(单位体积或单位质量的能量)反映了材料在单位体积或质量下能储存或释放的能量。对于仿生器件来说，高机械能量密度意味着能够在较小的体积或质量下完成更大的工作，这对于追求高能效和小型化的应用来说十分关键。
2、pvdf基聚合物作为电活性聚合物在传感器和电池等领域有广泛的应用，但是由于目前开发的pvdf基复合材料在电致伸缩形变上仍然难以实现大的位移及形状变化，即电致伸缩性能不佳，因此，亟需一种制备工艺简便且具有高电致伸缩性能的pvdf基聚合物复合材料。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术提出了一种pvdf基聚合物复合
2、本专利技术提供一种pvdf基聚合物复合材料，按质量百分比计，包括如下组分：75％-99.9％的pvdf基聚合物，如75％、80％、85％、90％、95％、99％、99.9％；0.1％-25％的cds，如0.1％、0.5％、1％、5％、10％、15％、20％、25％；所述pvdf基聚合物为聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯)，所述cds为石墨烯量子点、碳量子点、碳纳米点中的任意一种。
3、进一步地，所述的石墨烯量子点的制备方法包括如下步骤：
4、将葡萄糖溶于去离子水制备1-30wt％的葡萄糖溶液，置于微波炉中(功率为300-900w)加热1-15分钟，随后在蒸馏水中透析10-72h，再经冷冻干燥24-150h即得到石墨烯量子点粉末。
5、进一步地，所述的碳量子点的制备方法包括如下步骤：
6、以0.5-10g邻苯二甲酸为碳源，0.1-8ml乙二胺为添加剂，10-100ml去离子水为溶剂，放入高压釜中，在150-300℃下加热1-10h，随后在水中透析10-72h，再经冷冻干燥24-150h即得到碳量子点粉末。
7、进一步地，所述的碳纳米点的制备方法包括如下步骤：
8、将柠檬酸和乙醇胺以摩尔比1:(1-10)混合，在100-200℃下空气回流处理10-60min，然后将加热温度提高到200-300℃，在无回流冷凝器的条件下再反应10-60min，随后在室温下冷却2-5小时，通过机械搅拌分散后在水中透析10-72h，再经冷冻干燥24-150h即得到碳纳米点粉末。
9、进一步地，所述pvdf基聚合物与cds的质量比为(40-350)：1，如40:1、47:1、50:1、80:1、95:1、100:1、130:1、150:1、180:1、200:1、240:1、280:1、300:1、320:1、350:1。
10、进一步地，所述聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯)中偏二氟乙烯、三氟乙烯和氯氟乙烯的摩尔百分比为(40-90％)：(20-50％)：(5-35％)。
11、本专利技术还提供所述的pvdf基聚合物复合材料的制备方法，包括如下步骤：
12、按重量份称取各物质，将pvdf基聚合物溶于1-10ml n’n-二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌均匀，将cds溶解在1-10ml n’n-二甲基甲酰胺中，超声5-65min，将聚合物溶液与cds溶液混合均匀后，滴在清洁玻璃基板上，在40-70℃的烤箱中放置5-20小时后自然冷却，将膜放入去离子水中浸泡1-5小时后从基材上剥离，将剥离的聚合物薄膜置于真空烘箱中退火即得到pvdf基聚合物复合材料。
13、进一步地，所述退火为在90-130℃下退火6-25h。
14、本专利技术还提供所述pvdf基聚合物复合材料在机器人、可穿戴设备、医疗监测领域中的应用，尤其是在制作人工肌肉、生物传感器、执行器等为代表的模仿自然界生物机械功能的仿生器件中的应用。
15、综上，与现有技术相比，本专利技术达到了以下技术效果：
16、本专利技术提供的pvdf基聚合物复合材料具有高电致伸缩形变、高机械能量密度，此外，与纯聚合物相比复合材料的杨氏模量、介电常数、击穿强度都有大幅提升。
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1.一种PVDF基聚合物复合材料，其特征在于，按质量百分比计，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的PVDF基聚合物复合材料，其特征在于，所述的石墨烯量子点的制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的PVDF基聚合物复合材料，其特征在于，所述的碳量子点的制备方法包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的PVDF基聚合物复合材料，其特征在于，所述的碳纳米点的制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的PVDF基聚合物复合材料，其特征在于，所述PVDF基聚合物与CDs的质量比为(40-350)：1。
6.根据权利要求1所述的PVDF基聚合物复合材料，其特征在于，所述聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯)中偏二氟乙烯、三氟乙烯和氯氟乙烯的摩尔百分比为(40-90％)：(20-50％)：(5-35％)。
7.权利要求1-6任一项所述的PVDF基聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的PVDF基聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述退火为在90-130℃下退
9.权利要求1-6任一项所述PVDF基聚合物复合材料在机器人、可穿戴设备、医疗监测领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种pvdf基聚合物复合材料，其特征在于，按质量百分比计，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的pvdf基聚合物复合材料，其特征在于，所述的石墨烯量子点的制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的pvdf基聚合物复合材料，其特征在于，所述的碳量子点的制备方法包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的pvdf基聚合物复合材料，其特征在于，所述的碳纳米点的制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的pvdf基聚合物复合材料，其特征在于，所述pvdf基聚合物与cds的质量比为(40-350)：1。<...
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