本發明涉及阻燃涂層領域，尤其是涉及一種具有離子-電子協同熱電響應的層狀柔性納米阻燃涂層、制備方法及應用。
背景技術：
1、一直以來，火災安全問題都是電氣領域的難題。特別是近年來隨著柔性電氣設備成為發展趨勢，電氣材料的結構復雜化、絕緣層輕薄化、變形頻繁化，導致電氣故障率顯著提升，進一步加劇了電氣火災安全形勢。此外，柔性電氣設備中大量應用的易燃高分子材料使得電氣火災發展速度極快，從著火到轟燃僅需短短幾分鐘。然而當前主流的感煙或感溫火災報警器一般在著火后2分鐘左右才能響應，根本發揮不出提前預警的效果，留給人們逃生與救援的黃金時間也極其有限。因此若要提高電氣材料的火災安全性，不僅要提高其阻燃性能，還需要尋找一種更高效的火災預警方法。
2、熱電（te）材料在溫度傳感和火災預警領域具有廣闊的應用前景（cn120329768b，cn117222295a），因為它們能夠在不依賴外部電源的條件下，通過將熱能直接轉化為電能而輸出電壓信號，且電壓信號的數值和溫度之間呈線性函數關系。更重要的是，該函數關系在較低溫度段（≤?200℃）同樣適用，因此熱電材料對于火災潛伏期的升溫過程可以發揮出有效的監測作用，可以真正地實現火災早期預警。此外，規律性的電信號響應機制也為熱電基傳感材料融入物聯網智能消防體系提供了便利性。利用物聯網技術，可以將溫度傳感信號實時遠程傳輸到移動設備上，并且在達到預設的危險溫度時馬上向用戶及消防組織發出預警信號，及時將火災扼殺在潛伏期，顯著提高電氣設備的火災安全性。但是，精準的實時遠程溫度傳感對熱電材料的“電壓-溫度”函數關系的靈敏性與穩定性提出了嚴苛要求，而現有的柔性熱電材料（包括電子型熱電材料（e-te）和離子型熱電材料（i-te））均難以滿足需求。傳統的e-te具有高電導率，且載流子傳輸速度較快，然而其塞貝克系數一般較低，影響傳感信號的可靠性與精準度。因此，電子型熱電傳感材料往往需要多個p型和n型單元交替串聯才能達到足夠大的輸出電壓，實現精準溫度傳感，但這在應用上極其不便。相比之下，i-te因其具有高于e-te?1-2個數量級的塞貝克系數而在溫度傳感領域受到廣泛關注。然而，i-te電導率低，載流子傳輸速度慢，導致其熱電響應靈敏性低，且傳感信號波動性大。容易發現，e-te和i-te之間存在著強互補關系，二者協同被認為是實現精準、靈敏、穩定溫度傳感的新方案。但是由于兩種載流子在傳輸機制與介質上的巨大差異，導致在熱電材料上實現離子-電子協同依然是一個巨大的挑戰。因此，設計一種具有通過離子-電子協同熱電響應的層狀柔性納米阻燃涂層在火災預警方面具有重要的現實應用價值。
技術實現思路
1、本發明旨在一種具有離子-電子協同熱電響應的層狀柔性納米阻燃涂層、制備方法及應用，解決現有技術熱電材料在火災預警中無法實現精準、靈敏、穩定溫度傳感，同時阻燃效果差的技術問題。
2、為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案實現，一種具有離子-電子協同熱電響應的層狀柔性納米阻燃涂層的制備方法，其特征在于：將導電聚合物溶液和具有熱電功能的層狀材料分別通過超聲分散均勻，與離子溶液a以質量分數1:1:0.1~1:1:0.5的配比，得到具有離子-電子協同熱電響應涂料，將涂料涂覆在柔性電子器件中易燃材料表面，干燥后獲得具有離子-電子協同熱電響應的層狀柔性納米阻燃涂層；
3、其中，導電聚合物溶液通過以下步驟制備得到，
4、步驟s1、制備導電聚合物溶液，
5、步驟s1.1、在ph為4-7的溶劑a中加入聚苯乙烯磺酸鈉溶液、引發劑a及催化劑a，使其均勻地分散在溶劑后，得到混合溶液a；
6、步驟s1.2、調節反應溫度為0~50℃，在混合溶液a中加入有機熱電單體a，進行混合反應8~24h，得到反應液a；
7、步驟s1.3、將反應液a通過溶劑b離心洗滌3-6次后，溶解于去離子水中，將其在超聲破碎儀中進行處理20~120min得到導電聚合物溶液；
8、其中，具有熱電功能的層狀材料通過以下步驟制備得到，
9、步驟s2、制備具有熱電功能的層狀結構，
10、步驟s2.1、通過超聲處理，將層狀材料均勻分散到ph為4-7的溶劑c中，加入形貌導向劑a，繼續通過超聲使其均勻地負載于層狀材料表面，得到反應液b；
11、步驟s2.2、在反應液b中加入引發劑b以及熱電單體b，在30~80℃溫度下水浴反應3~12h，反應得到反應液c；
12、步驟s2.3、將反應液c通過溶劑d離心洗滌3-6次后，溶解于去離子水中得到具有熱電功能的層狀材料。
13、進一步的技術方案，步驟s1.1中聚苯乙烯磺酸鈉與熱電單體a的質量比為1:3~10:1，引發劑a與熱電單體a的質量比為1:50~2:1，催化劑a與熱電單體a的質量比為1:100~1:10。
14、進一步的技術方案，所述步驟s2.1中形貌導向劑a與層狀材料的質量比為1:3~4:1，步驟s2.2中引發劑b與層狀材料的質量比為1:50~3:1，熱電單體b與層狀材料的質量比為1:10~3:1。
15、進一步的技術方案，所述的離子溶液a為1-丁基-3-甲基咪唑辛基硫酸鹽、1-辛基-3-甲基咪唑氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽或三己基十四烷基鏻中至少一種。
16、進一步的技術方案，所述的溶劑a為去離子水、乙醇、甲醇、異丙醇、正丁醇和丙酮中至少一種；
17、所述的溶劑b為去離子水、乙醇、甲醇、異丙醇、正丁醇和丙酮中至少一種；
18、所述的引發劑a為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰、偶氮二異丁脒鹽酸鹽、過氧化叔丁醇中至少一種；
19、所述的催化劑a為氯化鐵、過硫酸鉀、過硫酸銨、三氯化鋁和四氯化錫中至少一種；
20、所述的熱電單體a為3,4-乙烯二氧噻吩、苯胺、吡咯和咔唑中至少一種。
21、進一步的技術方案，所述的層狀材料為石墨烯、、和中至少一種；
22、所述形貌導向劑a為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯亞胺、十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基硫酸鈉中至少一種；
23、所述的引發劑b為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲酰和過氧化叔丁醇的一種或多種；所述的熱電單體b為噻吩、3-己基噻吩、3,4-乙烯二氧噻吩、苯胺、吡咯和咔唑中中至少一種；
24、所述的溶劑c為去離子水、乙醇、甲醇、異丙醇、正丁醇和丙酮中至少一種；
25、所述的溶劑d為去離子水、乙醇、甲醇、異丙醇、正丁醇和丙酮中至少一種。
26、進一步的技術方案，一種具有離子-電子協同熱電響應的層狀柔性納米阻燃涂層，由所述的一種具有離子-電子協同熱電響應的層狀柔性納米阻燃涂層的制備方法制備得到。
27、進一步的技術方案，一種具有離子-電子協同熱電響應的層狀柔性納米阻燃涂層應用，由所述的一種具有離子-電子協同熱電響應的層狀柔性納米阻燃涂層涂覆在柔性電子器件中易燃材料表面，所述涂覆方式為噴涂、滴涂或浸涂中的一種，所述柔性電子器件中易燃材料是聚酯薄膜或聚氨酯泡沫。
28、相對于現有技術，本發明具有以下優點和有益效果：
29、1、當涂層遇到高溫時，離子溶液中的陽離子會從高溫向低溫進行遷移并形成離子電勢以及離子電場，同時內部電子會受到熱驅動力和電場驅動力使其從高溫向低溫進行遷移，從而形成電子電勢。離子電勢和電子電勢形成涂層的熱輸出電壓。當溫度越高，涂層產生的電壓會隨之增大，并且溫度與電壓呈強烈的線性關系。因此可以通過該關系能夠精確的檢測出涂層所處的環境溫度。
30、2、由于層狀材料具有優異的熱穩定性及層狀阻隔性，當遇到高溫時與導電聚合物發生協同碳化反應使其納米片緊密粘結，形成一層致密性良好的多孔阻隔層，使得該涂層發揮出良好的阻燃效果，還確保了涂層在燃燒環境下熱電信號的持續穩定輸出。
31、3、本發明通過創新的材料設計，成功實現了離子與電子載流子的協同熱電響應。這使得涂層兼備了電子型材料的快速響應、高電導特性與離子型材料的高靈敏度（高塞貝克系數）優勢。其產生的傳感信號不僅強度足、響應快，而且波動小、可靠性高，為后續的智能判斷提供了精準、穩定的數據基礎。
32、4、本發明的涂層產生的規律性電信號，是天然的、無需外部電源的傳感信號，可極其便利地接入物聯網系統。通過電路連接與無線傳輸模塊，可實現溫度數據的遠程實時監控與云端分析，并在達到預設風險閾值時自動向用戶和消防平臺發出預警，從而實現“實時監測-智能預警-主動防護”的閉環，極大地提升了電氣設備的本質安全水平和主動消防能力。