一种梯度水凝胶软驱动器的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及复合材料、高分子功能材料的技术领域，具体涉及一种梯度水凝胶软驱动器的制备方法及应用。梯度水凝胶软驱动器的制备方法为将一定量带负电的海鞘纤维素纳米晶体、N‑异丙烯丙烯酰胺、助剂和水在一定温度下混合均匀，得到混合溶液；并将混合溶液经直流电场诱导，然后原位热引发聚合制备梯度水凝胶软驱动器。本发明专利技术的梯度水凝胶软驱动器，由海鞘纤维素纳米晶体与聚N‑异丙烯丙烯酰胺复合而成。带负电的海鞘纤维素纳米晶体由于受到电场力而运动形成梯度浓度，最后在原位引发聚合形成具有梯度交联结构的水凝胶软驱动器。本发明专利技术的水凝胶软驱动器具有可控的温敏弯曲速率以及抗疲劳性。

Preparation and application of a gradient hydrogel soft actuator

The invention relates to the technical field of composite materials and polymer functional materials, in particular to a preparation method and application of a gradient hydrogel soft actuator. The preparation method of the gradient hydrogel soft driver is to mix a certain amount of negatively charged sea squirt cellulose nanocrystals, N isopropyl acrylamide, auxiliaries and water at a certain temperature to obtain a mixed solution. The mixed solution is induced by DC electric field, and then the gradient hydrogel soft driver is prepared by in situ thermal polymerization. The gradient hydrogel soft driver of the present invention is made from a combination of sea squirt cellulose nanocrystals and poly N isopropyl acrylamide. The negatively charged nanoscale nanoscale crystals are driven by electric field to form a gradient concentration. Finally, in situ polymerization, a hydrogel soft actuator with gradient cross-linking structure is formed. The hydrogel soft driver of the invention has controllable temperature sensitive bending speed and fatigue resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种梯度水凝胶软驱动器的制备方法及应用
本专利技术涉及复合材料、高分子功能材料的
，具体涉及一种梯度水凝胶软驱动器的制备方法及应用。技术背景水凝胶是一种由亲水性聚合物链经过交联形成的三维网络结构材料，在生活生产中具有广泛的应用，例如传感器、组织工程、药物载体以及驱动器等。但是随着水凝胶在这些应用中的推广，传统水凝胶的性能已经无法满足这些应用中的要求，所以“智能”水凝胶应运而生。“智能”水凝胶具有非均匀的结构，它可以对环境的光、电、磁、pH、温度等的变化产生各向异性的响应。例如，具有非均匀交联结构的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，由于水凝胶在32℃以下的环境表现出亲水溶胀行为，在32℃以上表现出疏水收缩行为，微观上不同交联密度的区域就会产生不同的溶胀与收缩行为，宏观上就会使水凝胶随着温度的变化产生弯曲或者扭曲等的“智能”行为。科研工作者也研究了很多“智能”水凝胶的合成方法，例如微流体通道、分子扩散、双层结构、电场诱导梯度结构等，这些方法的目的是使水凝胶产生非均匀的结构，从而在环境的响应上产生各向异性的“智能”行为。>现有技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梯度水凝胶软驱动器的制备方法，其特征在于：将一定量带负电的海鞘纤维素纳米晶体、N-异丙烯丙烯酰胺、助剂和水在一定温度下混合均匀，得到混合溶液；并将混合溶液经直流电场诱导，然后原位热引发聚合制备梯度水凝胶软驱动器。/n

【技术特征摘要】
1.一种梯度水凝胶软驱动器的制备方法，其特征在于：将一定量带负电的海鞘纤维素纳米晶体、N-异丙烯丙烯酰胺、助剂和水在一定温度下混合均匀，得到混合溶液；并将混合溶液经直流电场诱导，然后原位热引发聚合制备梯度水凝胶软驱动器。


2.根据权利要求1所述的梯度水凝胶软驱动器的制备方法，其特征在于：所述混合溶液中N-异丙烯丙烯酰胺的浓度为11.3wt％，海鞘纤维素纳米晶体的含量占N-异丙烯丙烯酰胺的含量为1wt％～5wt％。


3.根据权利要求1所述的梯度水凝胶软驱动器的制备方法，其特征在于：所述助剂包括过硫酸钾、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和四甲基乙二胺，过硫酸钾的含量占N-异丙烯丙烯酰胺的含量为0.96wt％，N,N-亚甲基双丙烯酰胺的含量占N-异丙烯丙烯酰胺的含量为0.33wt％，四甲基乙二胺的含量占N-异丙烯丙烯酰胺的含量为0.53％ml/g。


4.根据权利要求1所述的梯度水凝胶软驱动器的制备方法，其特征在于：在0-4℃下将所述带负电的海鞘纤维素纳米晶体、N-异丙烯丙烯酰胺和助剂在一定温度下混合后经直流电场诱导。


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【专利技术属性】
技术研发人员：常春雨，莫康伟，张俐娜，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42