CN112937013A - 高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，其为一由多个单层薄膜层叠而成的、填料高度取向排列的高导热柔性氧化石墨烯‑高分子材料复合膜，具有高导热各向异性和热驱动三级形状记忆特性，其由以下重量百分比的组分制成：氧化石墨烯20％～40％，海藻酸钠30％～40％，热塑性高分子材料30％～40％。本发明还公开了其制备方法，其包括如下步骤：将氧化石墨烯、海藻酸钠与热固性高分子分别加入分散剂中制得分散液，然后得到混合液，以及后续步骤，干燥得到单层高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜；重复多次，将各单层堆叠在一起，即制得复合薄膜。该柔性复合薄膜具有高面内导热率，柔韧性，高导热各向异性及热驱动三级形状记忆性能，应用广泛。

Description

高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能复合材料，属于导热高分子材料复合材料及形状记忆高分子材料复合材料领域，尤其涉及一种高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜及其制备方法。
背景技术
在电子、通信、航天技术高速发展的时代，电子器件正朝着轻量化、高集成化、小型化、高功率密度的方向发展。热管理材料已成为保证设备持久稳定运行的重要因素。材料的导热系数是影响材料热管理效果的关键因素之一。高分子材料具有轻质、优异的力学性能等优点，是这一领域的重要应用对象。但聚合物的本征导热率极低，因而常采用添加填料的方式提高复合物的导热率。然而，填料量过高也会降低复合物的导热率。在很多领域，当器件的温度达到一定程度时，可以通过外接电源的热管理系统来控制器件的散热。在自然界中，蝴蝶可以根据环境的变化，通过改变翅膀上鳞片的开闭状态来达到控制体温的目的。受到蝴蝶行为的启发，结合热管理系统，使得热管理系统具备智能热管理能力。随着温度的变化，材料会产生相应的形状变化，从而促进材料的散热。通过这种方法可望达到进一步提高材料效率和热管理能力的目的。形状记忆材料表现出刺激反应性能，在外界刺激的作用下可以改变形状，特别是热激活形状记忆聚合物可以通过改变材料在相变温度(玻璃化转变温度或熔化温度)以上的形状和冷却来固定材料的临时形状。当温度高于相变温度时，在不受外力作用的情况下重新恢复其永久形状，此外，形状记忆材料还具有低密度、低响应温度的优点。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种能够实填料高度取向的热驱动形状记忆氧化石墨烯-高分子材料复合膜及其制备方法，使制得的复合膜材料具有高面内导热率，低纵向导热率，高柔韧性及热驱动形状记忆性能。
为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种填料高度取向排列的高导热柔性氧化石墨烯-高分子材料复合膜，其特征在于，其为一多层复合薄膜，其具有填料高度取向性，导热各向异性和热驱动三级形状记忆特性，其由以下重量百分比制成：
氧化石墨烯 20％～40％，
海藻酸钠 30％～40％，
热塑性高分子材料 30％～40％。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，其特征在于，所述的多层结构柔性薄膜，是在浸入硅油的聚丙烯酰胺水凝胶上、制得单层薄膜、再将多个单层膜层叠成为复合膜。
所述的聚丙烯酰胺水凝胶由丙烯酰胺、亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵和四甲基乙二胺合成。
前述的聚丙烯酰胺水凝胶，其合成步骤如下：
(1)丙烯酰胺、亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵、蒸馏水按质量比15：0.3：0.3加入100ml蒸馏水中，制得分散液；
(2)向步骤(1)的分散液中滴加300μL四甲基乙二胺，室温下聚合5分钟，得到聚丙烯酰胺；
(3)使用大量水冲洗步骤(2)中的聚丙烯酰胺，得到聚丙烯酰胺水凝。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，其特征在于，所述的海藻酸钠直径为5～100nm。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，其特征在于，所述的热塑性高分子材料为A、B两种不同组分的热塑性高分子材料组成(即A+B)，其记忆使用温度分别为C、D，且C、D之间相差大于20℃。
所述的两种不同组分的热固性高分子材料，为聚乙二醇，聚氨酯、聚己内酯、石蜡、热塑性聚酰亚胺中至少两种所制成的混合物。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)海藻酸钠加入分散剂中，搅拌过夜，配制浓度为1～3mg/mL的海藻酸钠分散液；
(2)氧化石墨烯加入分散剂中，搅拌2h，超声30min，配制浓度为1～3mg/mL的氧化石墨烯分散液；
(3)热塑性高分子材料加入分散剂中，搅拌0.5～1h，超声5～10min，配制浓度为1～3mg/mL的热塑性高分子材料分散液；
(4)将步骤(1)中的海藻酸钠分散液与步骤(2)中的氧化石墨烯分散液以及步骤(3)得到的热塑性高分子材料分散液按照设定重量比混合，搅拌0.5～1h，超声10min’，得到浓度为5～10mg/mL氧化石墨烯-海藻酸钠-热塑性高分子材料混合液；
(5)将前述的聚酰亚胺水凝胶浸没于盛有硅油的表面皿中，并将表面皿置于转台上，设置转速500rps/s，同时移液枪吸取1000μL步骤(4)中的氧化石墨烯-海藻酸钠-热塑性高分子材料混合液，向浸没于硅油的水凝胶表面滴加混合液；
(6)将步骤(5)中，带有混合液的水凝胶转移到盛有蒸馏水的表面皿中，直至水浸没水凝胶表面约30s，取出水凝胶，用镊子揭下水凝胶表面形成的薄膜，置于干净的表面皿中，放置于60℃烘箱中干燥；
(7)重复步骤(5)、步骤(6)多次，将各单层堆叠在一起，即制得高度取向的具有热驱动三级形状记忆特性的高高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜。
上述制备方法中的分散剂为去离子水、环己烷、乙醇、N,N-二甲基酰胺溶剂中的一种或多种。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，利用三相接触下液滴的超铺展行为，使得填料高度取向排列，能构成连续的导热通路，同时采用热压，使得填料排列更加紧密大大降低界面热阻，提高复合膜的面导热能力。
(2)本发明的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，具备热驱动三级形状记忆特性(即具有三个数值不同的触发、记忆响应温度)，该材料拥有一个永久形状及两种不同的临时形状；因此，与传统形状记忆高分子材料相比，该三级形状记忆高分子材料能够有更加智能化的表现。
(3)本发明提供的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜的制备方法，工艺紧凑，易于控制，操作简单，成本低，易于产业化推广。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。
本发明实施例提供的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，具体为氧化石墨烯-高分子材料复合膜，其为一由多个单层薄膜依次层叠而成的、填料高度取向排列的高导热柔性氧化石墨烯-高分子材料复合膜，即其为一多层复合而成的复合薄膜，其具有填料高度取向性，导热各向异性和热驱动三级形状记忆特性，其由以下重量百分比制成：
氧化石墨烯 20％～40％，
海藻酸钠 30％～40％，
热塑性高分子材料 30％～40％。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，多个单层薄膜依次在浸入硅油的聚丙烯酰胺水凝胶上、多层堆叠、然后复合成膜。
即该多层结构柔性薄膜，是在浸入硅油的聚丙烯酰胺水凝胶上、制得单层薄膜、再将多个单层膜层叠成为具有多层结构的复合膜。
所述的聚丙烯酰胺水凝胶由丙烯酰胺、亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵和四甲基乙二胺合成。
前述的聚丙烯酰胺水凝胶，其合成步骤如下：
(1)丙烯酰胺、亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵、蒸馏水按质量比15：0.3：0.3加入100ml蒸馏水中，制得分散液；
(2)向步骤(1)的分散液中滴加300μL四甲基乙二胺，室温下聚合5分钟，得到聚丙烯酰胺；
(3)使用大量水冲洗步骤(2)中的聚丙烯酰胺，得到聚丙烯酰胺水凝。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，所述的海藻酸钠直径为5～100nm。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，所述的热塑性高分子材料为A、B两种不同组分的热塑性高分子材料组成(即A+B)，其记忆使用温度分别为C、D，且C、D之间相差大于20℃。
所述的两种不同组分的热塑性高分子材料，为聚乙二醇，聚氨酯、聚己内酯、石蜡、热塑性聚酰亚胺中的至少两种所制成的混合物。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)海藻酸钠加入分散剂中，搅拌过夜，配制浓度为1～3mg/mL的海藻酸钠分散液；
(2)氧化石墨烯加入分散剂中，搅拌2h，超声30min，配制浓度为1～3mg/mL的氧化石墨烯分散液；
(3)热塑性高分子材料加入分散剂中，搅拌0.5～1h，超声5～10min，配制浓度为1～3mg/mL的热塑性高分子材料分散液；
(4)将步骤(1)中的海藻酸钠分散液与步骤(2)中的氧化石墨烯分散液以及步骤(3)得到的热塑性高分子材料分散液按照设定重量比混合，搅拌0.5～1h，超声10min，得到浓度为5～10mg/mL氧化石墨烯-海藻酸钠-热塑性高分子材料混合液；
(5)将前述的聚酰亚胺水凝胶浸没于盛有硅油的表面皿中，并将表面皿置于转台上，设置转速500rps/s，同时移液枪吸取1000μL步骤(4)中的氧化石墨烯-海藻酸钠-热塑性高分子材料混合液，向浸没于硅油的水凝胶表面滴加混合液；
(6)将步骤(5)中，带有混合液的水凝胶转移到盛有蒸馏水的表面皿中，直至水浸没水凝胶表面约30s，取出水凝胶，用镊子揭下水凝胶表面形成的薄膜，置于干净的表面皿中，放置于60℃烘箱中干燥，制得单层薄膜；
(7)重复步骤(5)、步骤(6)多次，将多个单层薄膜依次堆叠、复合在一起，即制得高度取向的具有热驱动三级形状记忆特性的高高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜；该多层结构的层数通常为5～20层。各具体实施例中，也可以采用其他数值的层数，以达到材料的设计要求。
上述制备方法中的分散剂为去离子水、环己烷、乙醇、N,N-二甲基酰胺溶剂中的一种或多种。
各具体实施例的配比见下表：
Figure BDA0002921495300000061
实施例1
本实施所提供的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜及其制备方法，具体为一种五层结构的氧化石墨烯-高分子材料复合膜，其由氧化石墨烯、海藻酸钠、聚乙二醇和石蜡制成，该复合膜中的氧化石墨烯的质量百分比为20％、海藻酸钠的质量百分比为40％，聚乙二醇的质量百分比为20％、石蜡的质量百分比为20％。
该复合膜在制备过程中，需要在预先合成的聚丙烯酰胺水凝胶上成膜，包括单层薄膜和多层薄膜。
前述的聚丙烯酰胺水凝胶，其合成步骤如下：
(1)丙烯酰胺、亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵、蒸馏水按质量比15：0.3：0.3加入100ml蒸馏水中，制得分散液；
(2)向步骤(1)的分散液中滴加300μL四甲基乙二胺，室温下聚合5分钟，得到聚丙烯酰胺；
(3)使用大量水冲洗步骤(2)中的聚丙烯酰胺，得到聚丙烯酰胺水凝。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜的制备方法其包括以下步骤：
(1)海藻酸钠加入去离子水中，搅拌过夜，配制浓度为1～3mg/mL的海藻酸钠分散液；
(2)氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌2h，超声30min，配制浓度为1～3mg/mL的氧化石墨烯分散液；
(3)聚乙二醇加入去离子水中，搅拌0.5～1h，超声5～10min，配制浓度为1～3mg/mL的聚乙二醇分散液，同时，石蜡加入去离子水中，搅拌0.5～1h，超声5～10min，配制浓度为1～3mg/mL的石蜡分散液；
(4)将步骤(2)的氧化石墨烯分散液与步骤(3)的聚乙二醇分散液按重量比1：1混合，搅拌1h，超声10min，得到氧化石墨烯-聚乙二醇混合液
(4)将步骤(1)中的海藻酸钠分散液与步骤(3)中的石蜡分散液按重量比1：1混合，搅拌0.5～1h，超声10min’，得到海藻酸钠-石蜡混合液；
(5)将前述的聚酰亚胺水凝胶浸没于盛有硅油的表面皿中，并将表面皿置于转台上，设置转速500rps/s，同时移液枪吸取1000μL步骤(4)中的氧化石墨烯-海藻酸钠-聚乙二醇-石蜡混合液，向浸没于硅油的水凝胶表面滴加混合液；
(6)将步骤(5)中，带有混合液的水凝胶转移到盛有蒸馏水的表面皿中，直至水浸没水凝胶表面约30s，取出水凝胶，用镊子揭下水凝胶表面形成的薄膜，置于干净的表面皿中，放置于60℃烘箱中干燥，制得单层薄膜；
(7)重复步骤(5)、步骤(6)多次，将5层单层薄膜依次堆叠在一起，即制得高度取向的具有热驱动三级形状记忆特性的、5层结构的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜。
采用德国Netzsch公司LFA447型激光导热仪对本实施例1制得的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜导热性能进行测试，测试结果为：面内导热率为56.8W·m-1.K-1,纵向导热率为0.58W·m-1.K-1，各向异性比达98,并且具有很好的柔性，弯折200°之后导热系数变化范围为0～3％。形状记忆性能的测试方法为在70℃下弯曲复合薄膜形成90°的弯曲形变，再于30℃下弯曲复合薄膜形成90°的弯曲形变,室温下固定暂时形状，再次升温至30℃记录回复率，再次升温至70℃记录回复率。测试结果为：30℃下30s内的形状回复率大于80％，70℃下30s内的形状回复率大于80％。
本实施例中的记忆使用温度为30℃、室温(20℃)和70℃,此三个温度就是使其产生记忆效应时的温度，其中一级形变温度范围在30℃～40℃，二级形变温度范围为70℃～100℃，室温(20℃)为形状固定温度。
实施例2
本实施所提供的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜及其制备方法，具体为一种10层结构的氧化石墨烯-高分子材料复合膜，其与实施例1基本上相同，其不同之处在于：
该复合膜由氧化石墨烯、海藻酸钠、聚己内酯和石蜡制成，该复合膜中氧化石墨烯的质量百分比为40％、海藻酸钠的质量百分比为30％，聚己内酯的质量百分比为15％、石蜡的质量百分比为15％。复合膜需要在预先合成的聚丙烯酰胺水凝胶上成膜。
前述的聚丙烯酰胺水凝胶，其合成步骤如下：
(1)丙烯酰胺、亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵、蒸馏水按质量比15：0.3：0.3加入100ml蒸馏水中，制得分散液；
(2)向步骤(1)的分散液中滴加300μL四甲基乙二胺，室温下聚合5分钟，得到聚丙烯酰胺；
(3)使用大量水冲洗步骤(2)中的聚丙烯酰胺，得到聚丙烯酰胺水凝。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜的制备方法其包括以下步骤：
(1)海藻酸钠加入去离子水中，搅拌过夜，配制浓度为1～3mg/mL的海藻酸钠分散液；
(2)氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌2h，超声30min，配制浓度为1～3mg/mL的氧化石墨烯分散液；
(3)聚己内酯加入去离子水中，搅拌0.5～1h，超声5～10min，配制浓度为1～3mg/mL的聚己内酯分散液，同时，石蜡加入去离子水中，搅拌0.5～1h，超声5～10min，配制浓度为1～3mg/mL的石蜡分散液；
(4)将步骤(2)的氧化石墨烯分散液与步骤(3)的聚己内酯分散液按重量比1：1混合，搅拌1h，超声10min，得到氧化石墨烯-聚己内酯混合液
(4)将步骤(1)中的海藻酸钠分散液与步骤(3)中的石蜡分散液按重量比1：1混合，搅拌0.5～1h，超声10min’，得到海藻酸钠-石蜡混合液；
(5)将前述的聚酰亚胺水凝胶浸没于盛有硅油的表面皿中，并将表面皿置于转台上，设置转速500rps/s，同时移液枪吸取1000μL步骤(4)中的氧化石墨烯-海藻酸钠-聚己内酯-石蜡混合液，向浸没于硅油的水凝胶表面滴加混合液；
(6)将步骤(5)中，带有混合液的水凝胶转移到盛有蒸馏水的表面皿中，直至水浸没水凝胶表面约30s，取出水凝胶，用镊子揭下水凝胶表面形成的薄膜，置于干净的表面皿中，放置于60℃烘箱中干燥；
(7)重复步骤(5)、步骤(6)多次，将10层单层薄膜依次堆叠在一起，即制得高度取向的、具有热驱动三级形状记忆特性的、10层复合结构的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜。
采用德国Netzsch公司LFA447型激光导热仪对本实施例1制得的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜导热性能进行测试，测试结果为：面内导热率为50.1W·m-1.K-1,纵向导热率为1.61W·m-1.K-1，各向异性比达31,并且具有很好的柔性，弯折200°之后导热系数变化范围为0～5％。形状记忆性能的测试方法为在70℃下弯曲复合薄膜形成90°的弯曲形变，再于30℃下弯曲复合薄膜形成90°的弯曲形变,室温下固定暂时形状，再次升温至30℃记录回复率，再次升温至70℃记录回复率。测试结果为：30℃下30s内的形状回复率大于80％,70℃下30s内的形状回复率大于80％。
本实施例中的记忆使用(触发、响应)温度为30℃、室温(20℃)和70℃,此三个温度就是使其产生记忆效应时的温度。其中一级形变温度范围在30℃～40℃，二级形变温度范围为70℃～100℃，室温(20℃)为形状固定温度。
实施例3
本实施所提供的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜及其制备方法，具体为一种20层结构的氧化石墨烯-高分子材料复合膜，其与实施例1、2均基本上相同，其不同之处在于：
该氧化石墨烯-高分子材料复合膜，由氧化石墨烯、海藻酸钠、聚氨酯和聚己内酯制成，该复合膜中氧化石墨烯的质量百分比为30％、海藻酸钠的质量百分比为35％，聚己内酯的质量百分比为17.5％、聚氨酯的质量百分比为17.5％。复合膜需要在预先合成的聚丙烯酰胺水凝胶上成膜。
前述的聚丙烯酰胺水凝胶，其合成步骤如下：
(1)丙烯酰胺、亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵、蒸馏水按质量比15：0.3：0.3加入100ml蒸馏水中，制得分散液；
(2)向步骤(1)的分散液中滴加300μL四甲基乙二胺，室温下聚合5分钟，得到聚丙烯酰胺；
(3)使用大量水冲洗步骤(2)中的聚丙烯酰胺，得到聚丙烯酰胺水凝。
所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)海藻酸钠加入去离子水中，搅拌过夜，配制浓度为1～3mg/mL的海藻酸钠分散液；
(2)氧化石墨烯加入去离子水中，搅拌2h，超声30min，配制浓度为1～3mg/mL的氧化石墨烯分散液；
(3)聚氨酯加入去离子水中，搅拌0.5～1h，超声5～10min，配制浓度为1～3mg/mL的聚氨酯分散液，同时，聚己内酯加入去离子水中，搅拌0.5～1h，超声5～10min，配制浓度为1～3mg/mL的聚己内酯分散液；
(4)将步骤(2)的氧化石墨烯分散液与步骤(3)的聚氨酯分散液按重量比1：1混合，搅拌1h，超声10min，得到氧化石墨烯-聚氨酯混合液
(4)将步骤(1)中的海藻酸钠分散液与步骤(3)中的聚己内酯分散液按重量比1：1混合，搅拌0.5～1h，超声10min’，得到海藻酸钠-聚己内酯混合液；
(5)将前述的聚酰亚胺水凝胶浸没于盛有硅油的表面皿中，并将表面皿置于转台上，设置转速500rps/s，同时移液枪吸取1000μL步骤(4)中的氧化石墨烯-海藻酸钠-聚氨酯-聚己内酯混合液，向浸没于硅油的水凝胶表面滴加混合液；
(6)将步骤(5)中，带有混合液的水凝胶转移到盛有蒸馏水的表面皿中，直至水浸没水凝胶表面约30s，取出水凝胶，用镊子揭下水凝胶表面形成的薄膜，置于干净的表面皿中，放置于60℃烘箱中干燥；
(7)重复步骤(5)、步骤(6)多次，将20层单层薄膜依次堆叠在一起，即制得高度取向的、具有热驱动三级形状记忆特性的、高导热和三级形状记忆的20层结构柔性薄膜。
采用德国Netzsch公司LFA447型激光导热仪对本实施例1制得的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜导热性能进行测试，测试结果为：面内导热率为44.7W·m-1.K-1,纵向导热率为0.57W·m-1.K-1，各向异性比达78,并且具有很好的柔性，弯折200°之后导热系数变化范围为0～3％。形状记忆性能的测试方法为在70℃下弯曲复合薄膜形成90°的弯曲形变，再于30℃下弯曲复合薄膜形成90°的弯曲形变,室温下固定暂时形状，再次升温至30℃记录回复率，再次升温至70℃记录回复率。测试结果为：30℃下30s内的形状回复率大于80％,70℃下30s内的形状回复率大于80％。
本实施例中的记忆使用温度为30℃、室温(20℃)和70℃,此三个温度就是使其产生记忆效应时的温度，其中一级形变温度范围在30℃～40℃，二级形变温度范围为70℃～100℃，室温(20℃)为形状固定温度。
在其他实施例中，所述的热塑性高分子材料还可以是树脂石蜡、热塑性聚酰亚胺、尼龙之中的至少两种制备而成，均可以达到所述的技术效果，本发明实施例不再一一列出。
发明提供的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜的制备方法，其核心步骤为：将氧化石墨烯、海藻酸钠与热固性高分子分别加入分散剂中制得分散液，然后按照设定重量比混合搅拌、超声、得到混合液。同时，将聚丙烯酰胺水凝胶浸泡于与其等重的氯化钙溶液中，直至水凝胶完全膨胀，将水凝胶浸入盛有硅油的培养皿中，将表面皿置于转台上设定适当转速。使用移液枪吸入适量混合液，缓慢向浸入硅油的聚丙烯酰胺水凝胶滴加混合液，可见混合液迅速在水凝胶表面铺展，再将水凝胶浸没于水中，约30s后取出水凝胶，用镊子将水凝胶表面形成的复合薄膜取出，干燥得到单层高导热和三级形状记忆的单层结构柔性薄膜；重复多次，将多个单层结构柔性薄膜堆叠在一起，即制得具有热驱动形状记忆特性的氧化石墨烯-高分子材料复合膜，即高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜。该复合薄膜具有高度取向的特性因而具有高面内导热率，同时具有柔韧性，低垂直导热率，高导热各向异性及热驱动三级形状记忆性能。
本发明各实施例，以及其他实施例中，制备该复合材料中的各组分的具体组分配比，可以根据具体需要，在氧化石墨烯20％～40％，海藻酸钠30％～40％，热塑性高分子材料30％～40％的范围内选择，所述的分散剂为去离子水、环己烷等溶剂中的一种或多种，均可以达到所述的技术效果，本发明实施例将不再一一计算和列出。
本发明不限于上述实施方式，采用与本发明相同或相似组分、配比及方法所得的其它含热驱动形状记忆的多层高导热高分子材料复合膜，均在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，其特征在于，其为一由多个单层薄膜层叠而成的、填料高度取向排列的高导热柔性氧化石墨烯-高分子材料复合膜，具有高导热各向异性和热驱动三级形状记忆特性，其由以下重量百分比制成：
氧化石墨烯20％～40％，
海藻酸钠30％～40％，
热塑性高分子材料30％～40％。
2.根据权利要求1所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，其特征在于，所述的多层结构柔性薄膜，是在浸入硅油的聚丙烯酰胺水凝胶上、制得单层薄膜、再将多个单层膜层叠成为复合膜。
3.如权利要求2所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺水凝胶由丙烯酰胺、亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵和四甲基乙二胺合成。
4.如权利要求3高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，所述的聚丙烯酰胺水凝胶，其合成包括步骤如下：
(1)丙烯酰胺、亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵、蒸馏水按质量比15：0.3：0.3加入100ml蒸馏水中，制得分散液；
(2)向步骤(1)的分散液中滴加300μL四甲基乙二胺，室温下聚合5分钟，得到聚丙烯酰胺；
(3)使用大量水冲洗步骤(2)中的聚丙烯酰胺，得到聚丙烯酰胺水凝，将聚丙烯酰胺置于于其等重的氯化钙溶液中浸泡备用。
5.如权利要求1所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，其特征在于，所述的海藻酸钠直径为5～100nm。
6.如权利要求1所述的高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，其特征在于，所述的热塑性高分子材料为A、B两种不同组分的热塑性高分子材料组成，其记忆使用温度分别为C、D，且C、D之间的相差大于20℃。
7.如权利要求6高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜，其特征在于，包括两种不同组分A、B的所述热固性高分子材料，为聚乙二醇，聚氨酯、聚己内酯、石蜡、热塑性聚酰亚胺中的至少两种制成的混合物。
8.如权利要求1至7之一所述高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)海藻酸钠加入分散剂中，搅拌过夜，配制浓度为1～3mg/mL的海藻酸钠分散液；
(2)氧化石墨烯加入分散剂中，搅拌2h，超声30min，配制浓度为1～3mg/mL的氧化石墨烯分散液；
(3)热塑性高分子材料加入分散剂中，搅拌0.5～1h，超声5～10min，配制浓度为1～3mg/mL的热塑性高分子材料分散液；
(4)将步骤(1)中的海藻酸钠分散液与步骤(2)中的氧化石墨烯分散液以及步骤(3)得到的热塑性高分子材料分散液按照设定重量比混合，搅拌0.5～1h，超声10min’，得到浓度为5～10mg/mL氧化石墨烯-海藻酸钠-热塑性高分子材料混合液；
(5)将权利要求7步骤(3)中的聚酰亚胺水凝胶浸没于盛有硅油的表面皿中，并将表面皿置于转台上，设置转速500rps/s，同时移液枪吸取1000μL步骤(4)中的氧化石墨烯-海藻酸钠-热塑性高分子材料混合液，向浸没于硅油的水凝胶表面滴加混合液；
(6)将步骤(5)中，将带有混合液的水凝胶转移到盛有蒸馏水的表面皿中，直至水浸没水凝胶表面约30s，取出水凝胶，用镊子揭下水凝胶表面形成的薄膜，置于干净的表面皿中，放置于60℃烘箱中干燥，制得单层薄膜；
(7)重复步骤(5)、步骤(6)多次，将多个单层薄膜依次堆叠在一起，即制得高度取向、高导热和三级形状记忆的多层结构柔性薄膜。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，该多层结构的层数为5～20层。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的分散剂为去离子水、环己烷、乙醇、N,N-二甲基酰胺溶剂中的一种或多种。
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