一种聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途

本发明属于柔性电子技术领域，更具体地，涉及一种聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途。

背景技术：

柔性电子灵活性好、兼容性高，在医疗、信息、能源、国防等领域具有广泛的应用前景，如柔性传感、柔性显示、柔性储能、电子皮肤、电子标签、可穿戴设备等。随着电子器件朝着柔性化、精密化的方向发展，金属及其合金等传统的电磁屏蔽材料由于缺乏柔性、加工困难而不能满足柔性电子器件对于电磁屏蔽的需要。因此，开发一种工艺易于掌握、结构灵活多变的柔性电磁屏蔽方法在柔性电子领域显得尤为重要。

cn111636115a公开了一种聚乙烯醇基电磁屏蔽用纤维材料及其制备方法，该方法包括：将石墨烯加入mxene离心液中，搅拌，加入丙烯酸单体和引发剂，共聚合反应，向得到的石墨烯/mxene混合分散液中加入聚乙烯醇，然后湿法纺丝。该方法可以实现石墨烯和mxene在聚合物基体中均匀分散，解决了纺丝可纺性差的难题，制备得到的纤维材料具有优良电磁屏蔽性能，该发明专利中通过分散的石墨烯作电子导体实现电磁屏蔽，

本技术：
中通过透明的离子凝胶作离子导体实现电磁屏蔽。

传统的固态屏蔽材料需要进行繁琐的机械加工，以匹配被屏蔽体的外形。而聚乙烯醇液态离子凝胶具有液体的流动性和粘性，可方便地涂装在柔性电子器件的复杂表面上，而不需要机械加工。干燥固化后离子凝胶薄膜具有高延展性，可完全匹配柔性电子器件的复杂外形及其产生的形变，在柔性电子领域作为电磁屏蔽层能够充分匹配电磁屏蔽的要求。同时，离子凝胶薄膜的透明性为观察被屏蔽的柔性电子器件提供了便利。但是，现有技术仍缺乏面向柔性电子电磁屏蔽应用的聚乙烯醇离子凝胶设计与制备方法。

技术实现要素：

针对现有技术的改进需求，本发明提供了将液态离子凝胶包覆于柔性电子器件或复杂外形产品表面，经过干燥固化形成完全匹配于上述电子器件或产品复杂几何形状和变形曲面的柔性离子凝胶薄膜，将上述离子凝胶薄膜作为屏蔽层接地，以实现电磁屏蔽，由此实现聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的应用。本发明的详细技术方法如下所述。

一种聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途。

作为优选，所述柔性电子电磁屏蔽层通过以下方法制备而成：

(1)将聚乙烯醇颗粒加水溶解，超声处理后分散均匀，加入电解质，再次超声处理后形成液态离子凝胶；

(2)将液态离子凝胶涂装在柔性电子器件表面，干燥后形成柔性离子凝胶薄膜；

(3)将柔性离子凝胶薄膜接地，即可获得柔性电子电磁屏蔽层。

作为优选，所述电解质为磷酸或氯化钠。

作为优选，所述聚乙烯醇与水的质量之比为1：9，所述聚乙烯醇与所述磷酸的质量之比为1：(1.2-1.5)，所述聚乙烯醇与所述氯化钠的质量之比为1：(0.2-0.4)。

作为优选，所述离子凝胶制备中使用的超声频率为20-40khz，超声时间为30-50min。

作为优选，所述涂装为将柔性电子器件浸入液态离子凝胶后取出。

作为优选，所述涂装为通过喷涂或涂抹将液态离子凝胶覆于柔性电子器件表面。

作为优选，所述柔性电子器件包括柔性电容式传感器、柔性电子皮肤、软体机器人和可穿戴电子设备中一种。

本发明的有益效果有：

(1)本发明制备的液态离子凝胶具有液体的流动性和粘性，可方便地涂装在柔性电子器件的复杂表面上，而不再需要繁琐地机械加工去匹配被屏蔽体的外形。固化后离子凝胶薄膜具有高延展性，可完全匹配柔性电子器件的复杂外形及其产生的形变；

(2)离子凝胶薄膜为无色透明状，不会影响对柔性电子器件的观察；

(3)工艺易于掌握，操作流程简单。

附图说明

图1是实施例1中柔性曲率传感器的电容在pva/h3po4离子凝胶屏蔽前后对比图。

图2是实施例2中柔性曲率传感器的电容在pva/nacl离子凝胶屏蔽前后对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例

实施例1

(1)离子凝胶的制备：首先，称取4g聚乙烯醇颗粒加入到36g去离子水中，适度搅拌，通过超声处理30min分散均匀后，加入5.4g磷酸(≧85wt％inh2o)，最后再进行超声处理30min充分混合后形成液态离子凝胶，所述超声频率为20khz。

(2)电磁屏蔽实施方法：将柔性电容式曲率传感器浸入液态离子凝胶后取出，然后将其放入干燥箱中进行干燥处理8h，使液态离子凝胶固化形成薄膜。

(3)最后将离子凝胶薄膜作为屏蔽层并利用导线接地，以实现对柔性传感器的电磁屏蔽。

实施例2

(1)离子凝胶的制备：首先，称取2g聚乙烯醇颗粒加入到18g去离子水中，适度搅拌，通过超声处理30min分散均匀后，加入0.22g氯化钠颗粒，最后再进行超声处理30min充分混合后形成液态离子凝胶，所述超声频率为40khz。

(2)电磁屏蔽实施方法：将柔性电容式曲率传感器浸入液态离子凝胶后取出，然后将其放入干燥箱中进行干燥处理8h，使液态离子凝胶固化形成薄膜。

(3)最后将离子凝胶薄膜作为屏蔽层并利用导线接地，以实现对柔性传感器的电磁屏蔽。

测试实施例

本发明

电磁屏蔽性能测试：由函数波形发生器产生正弦波电压(20v1hz-1mhz)，施加于间距为20mm的铜极板，产生交变电磁场。将该交变电磁场作为电磁干扰，施加于柔性电容式曲率传感器，通过测量该传感器的电容，验证离子凝胶对柔性曲率传感器的电磁屏蔽效果。实施例1测量结果如图1所示，实施例2测量结果如图2所示。

结果与讨论。

交变电磁场作为电磁干扰，施加于柔性电容式曲率传感器，对电容式曲率传感器的电容示数产生影响。通过对比离子凝胶屏蔽前后传感器电容的波动可以看出，在实施例1中，1hz-50khz频率下离子凝胶可完全屏蔽电磁干扰，在1mhz频率下，离子凝胶可部分屏蔽电磁干扰，电磁干扰依然存在，但干扰幅度大大降低；在实施例2中，1hz-10khz频率下离子凝胶可完全屏蔽电磁干扰，在50khz-1mhz频率下，离子凝胶可部分屏蔽电磁干扰，电磁干扰依然存在，但干扰幅度大大降低。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途，其特征在于，所述柔性电子电磁屏蔽层通过以下方法制备而成：

(1)将聚乙烯醇颗粒加水溶解，超声处理后分散均匀，加入电解质，再次超声处理后形成液态离子凝胶；

(2)将液态离子凝胶涂装在柔性电子器件表面，干燥后形成柔性离子凝胶薄膜；

(3)将柔性离子凝胶薄膜接地，即可获得柔性电子电磁屏蔽层。

3.根据权利要求2所述的聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途，其特征在于，所述电解质为磷酸或氯化钠。

4.根据权利要求3所述的聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途，其特征在于，所述聚乙烯醇与水的质量之比为1：9，所述聚乙烯醇与所述磷酸的质量之比为1：(1.2-1.5)，所述聚乙烯醇与所述氯化钠的质量之比为1：(0.2-0.4)。

5.根据权利要求2所述的聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途，其特征在于，所述离子凝胶制备中使用的超声频率为20-40khz，超声时间为30-50min。

6.根据权利要求2或3所述的聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途，其特征在于，所述涂装为将柔性电子器件浸入液态离子凝胶后取出。

7.根据权利要求2或3所述的聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途，其特征在于，所述涂装为通过喷涂或涂抹将液态离子凝胶覆于柔性电子器件表面。

8.根据权利要求2所述的聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途，其特征在于，所述柔性电子器件包括柔性电容式传感器、柔性电子皮肤、软体机器人和可穿戴电子设备中一种。

技术总结
本发明属于柔性电子技术领域，更具体地，涉及一种聚乙烯醇离子凝胶作为柔性电子电磁屏蔽层的用途。本发明柔性电子电磁屏蔽层通过以下方法制备而成：(1)将聚乙烯醇颗粒加水溶解，超声处理后分散均匀，加入电解质，再次超声处理后形成液态离子凝胶；(2)将液态离子凝胶涂装在柔性电子器件表面，干燥后形成柔性离子凝胶薄膜；(3)将柔性离子凝胶薄膜接地，即可获得柔性电子电磁屏蔽层。本发明制备的液态离子凝胶具有液体的流动性，固化后离子凝胶薄膜具有高延展性，可完全匹配柔性电子器件的复杂外形及其产生的形变，离子凝胶薄膜为无色透明状，不会影响对柔性电子器件的观察，工艺易于掌握，操作流程简单。

技术研发人员：郭家杰;张勇博;黄斌;郭楚璇
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2020.12.24
技术公布日：2021.04.30