一种黏塑性中介层材料及其制备方法与应用

本发明涉及柔性封装，尤其涉及一种黏塑性中介层材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、封装层与电极难以稳定保形的根本原因是异质界面间的弹性接触；植入式封装材料主要包括聚合物弹性体（如苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、硅酮等）和塑料/陶瓷薄膜（如聚酰亚胺、聚对二甲苯、氮化硅等）；其中，非平面电极因几何结构限制，难以与薄膜类封装兼容，故多采用弹性体进行封装保护。弹性体封装与电极之间的不良接触源于弹性体固有的高回弹和低损耗属性；高回弹指的是弹性体在受力变形后，能迅速、几乎完全地恢复其原始形状和尺寸的特性；这源于聚合物链的熵弹性驱动，即在外力移除后，分子链倾向于回到熵值最大的蜷曲状态。低损耗则表示弹性体在变形过程中能量耗散能力较弱，大部分输入的能量被储存为弹性势能而非通过内摩擦、链滑移等不可逆机制耗散掉，因此卸载后材料表现出较小的残余变形。

2、目前提升界面稳定性的主要方法包括共价键合和机械互锁。共价键合通过在封装层与电极界面处形成化学键增强结合强度，是提升界面稳定性的常用策略。例如，在弹性体基质中引入马来酸酐基团，可与表面接枝氨基的电极在热压条件下发生酰胺化反应，形成牢固的共价连接，进而增强界面结合力。类似策略还包括利用硅氧烷键、环氧基开环反应等构建弹性体与金属电极之间的化学锚定，其界面剥离强度可提升数倍。机械互锁则通过构建纳米至微米尺度的互锁结构扩大接触面积并引入机械嵌合力，从而提升界面抗剥离能力。例如，在弹性体封装层与电极之间引入微桥或微柱阵列，通过物理嵌合实现无焊互连，可以提升剪切粘接强度。此外，采用微柱阵列结构可有效分散界面应力，显著提高封装体系在大变形条件下的机械可靠性。表面处理方法虽然可以提升电极与封装层间的粘接强度，但并未改变材料的本征属性。当两个异质表面连接时，弹性恢复会减少有效接触面积，从而降低键合密度与均匀性。综上，仅依靠共价键合或机械互锁策略难以完全消除所有缺陷通道。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种黏塑性中介层材料及其制备方法与应用，旨在解决现有常规弹性体封装工艺中非平面电极存在界面失效的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种黏塑性中介层材料的制备方法，包括步骤：

4、将碳基弹性体、增塑剂和极性接枝聚合物进行混合，得到混合物；

5、利用有机溶剂溶解法、高温熔融法或机械共混法对所述混合物进行混匀处理，得到黏塑性中介层材料。

6、所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其中，所述碳基弹性体、所述增塑剂和所述极性接枝聚合物的质量比为(1-10):(1-10):(1-10)。

7、所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其中，所述碳基弹性体包括高分子量聚异丁烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯中的一种或多种；其中，所述高分子量聚异丁烯的重均分子量为500,000-2,000,000。

8、所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其中，所述增塑剂包括低分子量聚异丁烯、磷酸三甲酚酯、柠檬酸酯中的一种或多种；其中，所述低分子量聚异丁烯的重均分子量为200-10,000。

9、所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其中，所述极性接枝聚合物包括马来酸酐接枝聚合物、羧基接枝聚合物、氨基接枝聚合物、羟基接枝聚合物中的一种或多种。

10、所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其中，利用有机溶剂溶解法对所述混合物进行混匀处理，得到黏塑性中介层材料的步骤，具体包括：

11、将所述混合物与有机溶剂进行混合，得到混合溶液；

12、在第一温度下对所述混合溶液进行加热搅拌处理后，将温度降至第二温度进行搅拌处理，得到黏塑性中介层材料。

13、所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其中，所述混合溶液的浓度为1mg/ml-1000mg/ml；

14、优选地，所述有机溶剂选自甲苯、正己烷、环己烷、二氯甲烷、四氢呋喃中的一种或多种；

15、优选地，所述第一温度为120℃-160℃，所述加热搅拌处理的时间为4h-6h；

16、优选地，所述第二温度为40℃-60℃，所述搅拌处理的时间为2h-4h。

17、一种黏塑性中介层材料，利用所述黏塑性中介层材料的制备方法制得。

18、一种黏塑性中介层材料在电极封装中的应用。

19、所述的应用，其中，所述电极封装包括步骤：

20、对电极表面进行官能化处理；

21、将经所述官能化处理后的电极浸入所述黏塑性中介层材料中，并进行热处理，在电极表面形成中介层薄膜；

22、将表面形成有中介层薄膜的电极置于两层封装薄膜之间，经热压处理，完成电极封装。

23、有益效果：本发明提供一种黏塑性中介层材料及其制备方法与应用，黏塑性中介层材料的制备方法包括步骤：将碳基弹性体、增塑剂和极性接枝聚合物进行混合，得到混合物；利用有机溶剂溶解法、高温熔融法或机械共混法对所述混合物进行混匀处理，得到黏塑性中介层材料。本发明以碳基弹性体为基体，引入生物相容性小分子作为增塑剂、极性接枝聚合物作为限制域，构筑多相共混体系；其中，短链的增塑剂增加自由体积、润滑长链的碳基弹性体以促进链滑移，而限制域通过与基体形成互穿网络，空间限域滑移链并实现永久解缠。上述协同作用使黏塑性中介层材料从传统弹性/黏弹性转变为黏塑性，表现为显著的残余应变、快速的应力松弛以及速率依赖的力学行为。因此，将该黏塑性中介层材料应用于电极封装中，可显著提升非平面电极的界面密封性与长期可靠性，有效解决了脑机接口等领域中神经电极因界面渗漏而导致的长期稳定性差的问题。

1.一种黏塑性中介层材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其特征在于，所述碳基弹性体、所述增塑剂和所述极性接枝聚合物的质量比为(1-10):(1-10):(1-10)。

3.根据权利要求1所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其特征在于，所述碳基弹性体包括高分子量聚异丁烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯中的一种或多种；其中，所述高分子量聚异丁烯的重均分子量为500,000-2,000,000。

4.根据权利要求1所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其特征在于，所述增塑剂包括低分子量聚异丁烯、磷酸三甲酚酯、柠檬酸酯中的一种或多种；其中，所述低分子量聚异丁烯的重均分子量为200-10,000。

5.根据权利要求1所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其特征在于，所述极性接枝聚合物包括马来酸酐接枝聚合物、羧基接枝聚合物、氨基接枝聚合物、羟基接枝聚合物中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其特征在于，利用有机溶剂溶解法对所述混合物进行混匀处理，得到黏塑性中介层材料的步骤，具体包括：

7.根据权利要求6所述的黏塑性中介层材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液的浓度为1mg/ml-1000mg/ml；

8.一种黏塑性中介层材料，其特征在于，利用如权利要求1-7任一项所述的黏塑性中介层材料的制备方法制得。

9.一种如权利要求8所述的黏塑性中介层材料在电极封装中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述电极封装包括步骤：