柔性离子导线和该导线的制备以及基于该导线的耳机线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料和电气技术领域，特别涉及一种柔性离子导线和该导线的制备以及基于该导线的耳机线。
【背景技术】
[0002]导线作为一种不可或缺的电路元件，在电子器件、机械、装备以及建筑等存在电路系统的领域都有着十分广泛的应用。传统的导线通常由铜、铝、铁等电子导电的金属导体制成。这些不透明的电子导体材料自身不能大幅度拉伸变形，并且轻微的拉伸变形后导电性能显著受损，限制了它们在柔性电子领域中的应用。尽管目前广泛应用的掺锡氧化铟(ITO)具有很好的透明度，但ITO材料几乎不能承受拉伸变形，其电阻随拉伸变形剧烈增长。
[0003]再比如，耳机是日常生活中普遍使用的一种电子产品，需要使用较长的导线联接使用。然而导线较长时不仅不便于携带，而且易于缠结，使用较为不便。因此，研宄开发一种同时具有良好导电性能、高拉伸性能、高透明度、并且导电性能不随导电材料自身变形而变化的柔性新型导线，既能代替传统的金属导线的导电功能，又能避免金属导线的上述缺陷，将具有重要的实际应用意义。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种柔性离子导线和该导线的制备以及基于该导线的耳机线，可简便地实现在导线自身发生大的变形的同时保持良好的电导和声音传输功能，实现柔性离子导体在柔性电子领域例如作为耳机联线的应用。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]一种柔性离子导线，包括:
[0007]柔性离子导体，为掺杂有可解离金属盐的凝胶；
[0008]介电弹性体，为绝缘弹性材料；
[0009]其中，柔性离子导体贴于介电弹性体的两侧，按照柔性离子导体/介电弹性体/柔性离子导体的顺序组合，形成具有三层夹心结构的柔性离子导线。
[0010]本发明还提供了一种制备所述柔性离子导线的方法，包括如下步骤:
[0011]步骤1，把高分子单体加入溶剂中，充分搅拌溶解，制备高分子单体溶液；
[0012]步骤2，把金属盐加入到所述高分子单体溶液中，并加入适当的交联剂和热引发剂以及催化剂，混合均匀得到混合液；
[0013]步骤3，将混合液倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在恒温箱中加热2?10小时，制备成掺杂有可解离金属盐的凝胶；
[0014]步骤4，将所述凝胶裁剪成长条形作为柔性离子导体，按照柔性离子导体/介电弹性体/柔性离子导体的顺序组合，制备得到三层夹心结构的柔性离子导线。
[0015]其中，所述高分子单体可以为但不限于丙稀酰胺(acrylamide，AAm)、2_甲基丙稀酰胺(2-methylacrylamide，MAA)、异丙基丙稀酰胺(N-1sopropylacrylamide, NIPAm)、甲基丙稀酸轻乙醋(hydroxyethyl methacrylate, HEMA)、丙稀酸(AA)或甲基丙稀酸(methacrylic acid，MAA),，所述高分子单体溶液的溶剂为去离子水或离子液体，当为去离子水，则凝胶为水凝胶，当为离子液体，则凝胶为离子液体凝胶，高分子单体溶液质量分数为1%?20%。所述金属盐可以为但不限于氯化钠(NaCl)、氯化锂(LiCl)、氯化钾(KCl)、氯化镁(MgCl2)或醋酸钾(KAc)，相对于溶剂的浓度为0.5?8 mol/Lo所述交联剂相对于高分子单体的质量分数为0.001%?0.06%，所述热引发剂相对于高分子单体的质量分数为0.001 %?0.01 %，所述催化剂相对于溶剂的体积分数为0.001 %?0.05%。所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，分子量为154.17g/mol ;热引发剂为过硫酸铵，分子量为228.201g/mol ;催化剂为N, N, N，，N，_四甲基乙二胺，分子量为116.20g/mol。所述绝缘弹性材料为聚丙烯酸酯、硅橡胶或聚氯乙烯。
[0016]本发明还提供了一种基于所述柔性离子导线的耳机线，所述柔性离子导线的一层柔性离子导体串接于耳机外置音频线的正极线路，另一层柔性离子导体串接于耳机外置音频线的负极线路。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0018]与传统的金属导线相比，本发明制备出的柔性离子导线具有高伸长率、高透明及低弹性模量的特点，其拉伸应变可达200%?800%，在可见光波长范围内(380?720nm)的透射率为77.87%?82.43%，拉伸弹性模量约为26.4?300kPa，电导率量级在0.01-10S/cmo其用于耳机线时，一方面能够使得耳机线可以任意拉伸，避免了传统耳机线长度不够或者线间缠绕的问题，另一方面还能够保证良好的音质。
【附图说明】
[0019]图1是本发明柔性离子导线用于导电通路的示意图。
[0020]图2是基于本发明柔性离子导线的耳机线结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0022]本发明一种柔性离子导线，包括柔性离子导体和介电弹性体，柔性离子导体为掺杂有可解离金属盐的凝胶，而介电弹性体为绝缘弹性材料。其中，柔性离子导体贴于介电弹性体的两侧，按照柔性离子导体/介电弹性体/柔性离子导体的顺序组合，形成具有三层夹心结构的柔性离子导线。
[0023]其制备过程如下:
[0024]实施例1
[0025]步骤1，把高分子单体丙烯酰胺(AAm)加入去离子水中，充分搅拌溶解，制备得到质量分数为I%的高分子单体溶液；
[0026]步骤2，把相对于溶剂的浓度为0.5mol/L的金属盐氯化钠(NaCl)加入到所述高分子单体溶液中，并加入分子量为154.17g/mol的交联剂N, N-亚甲基双丙稀酰胺，分子量为228.201g/mol的热引发剂过硫酸铵，分子量为116.20g/mol的催化剂N, N, N’，N’ -四甲基乙二胺，混合均匀得到混合液。交联剂相对于高分子单体的质量分数为0.001%，热引发剂相对于高分子单体的质量分数为0.001%，催化剂相对于溶剂的体积分数为0.001%。
[0027]步骤3，将混合液倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在恒温箱中加热2小时，制备成掺杂有可解离金属盐的水凝胶；
[0028]步骤4，将所述水凝胶裁剪成长条形作为柔性离子导体，按照柔性离子导体/介电弹性体/柔性离子导体的顺序组合，制备得到三层夹心结构的柔性离子导线，其中介电弹性体为聚丙烯酸酯。
[0029]实施例2
[0030]步骤1，把高分子单体丙烯酸(AA)加入去离子水中，充分搅拌溶解，制备得到质量分数为20%的高分子单体溶液；
[0031]步骤2，把相对于溶剂的浓度为8mol/L的金属盐氯化锂(LiCl)加入到所述高分子单体溶液中，并加入分子量为154.17g/mol的交联剂N, N-亚甲基双丙稀酰胺，分子量为228.201g/mol的热引发剂过硫酸铵，分子量为116.20g/mol的催化剂N, N, N’，N’ -四甲基乙二胺，混合均匀得到混合液。交联剂相对于高分子单体的质量分数为0.06%，热引发剂相对于高分子单体的质量分数为0.01%，催化剂相对于溶剂的体积分数为0.05%。
[0032]步骤3，将混合液倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在恒温箱中加热10小时，制备成掺杂有可解离金属盐的水凝胶；
[0033]步骤4，将所述水凝胶裁剪成长条形作为柔性离子导体，按照柔性离子导体/介电弹性体/柔性离子导体的顺序组合，制备得到三层夹心结构的柔性离子导线，其中介电弹性体为硅橡胶。
[0034]实施例3
[0035]步骤1，把高分子单体异丙基丙稀酰胺(N-1sopropylacrylamide, NIPAm)加入离子液体中，充分搅拌溶解，制备得到质量分数为10%的高分子单体溶液；
[0036]步骤2，把相对于离子液体的浓度为3mol/L的金属盐醋酸钾(KAc)加入到所述高分子单体溶液中，并加入分子量为154.17g/mol的交联剂N, N-亚甲基双丙稀酰胺，分子量为228.201g/mol的热引发剂过硫酸铵，分子量为116.20g/mol的催化剂N，N，N’，N’ -四甲基乙二胺，混合均匀得到混合液。交联剂相对于高分子单体的质量分数为0.01 %，热引发剂相对于高分子单体的质量分数为0.005%，催化剂相对于溶剂的体积分数为0.01%。
[0037]步骤3，将混合液倒入夹有硅胶垫片的玻璃板模具中，放在恒温箱中加热6小时，制备成掺杂有可解离金属盐的离子液体凝胶；
[0038]步骤4，将所述离子液体凝胶裁剪成长条形作为柔性离子导体，按照柔性离子导体/介电弹性体/柔性离子导体的顺序组合，制备得到三层夹心结构的柔性离子导线，其中介电弹性体为聚氯乙烯。
[0039]更多的实施例中，高分子单体还可以为其它性质类似的物质，例如2-甲基丙烯酰胺(2-methylacrylamide，MAA)甲基丙稀酸轻乙醋(hydroxyethyl methacrylate, HEMA)、甲基丙稀酸(methacrylic acid，MAA)等，金属盐还可以为氯化钾(KCl)或氯化镁(MgCl2)等，而所用溶剂也可以是其它混合溶剂。
[0040]本发明中，所使用的离子液体按阳离子的不同主要分为咪唑盐类、