一种离子导电凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种离子导电凝胶及其制备方法和应用，通过将有机溶剂加入到前体溶液中，搅拌得到混合溶液；对所述混合溶液进行凝胶化处理，得到离子凝胶，通过浸泡氯化锌离子液体来制备导电凝胶，离子液体具有较高的电导率、良好的稳定性，制备的离子导电凝胶具有优良的导电性。本发明专利技术在凝胶制备过程中添加明胶和甘油，通过光固化制得离子凝胶，本发明专利技术制备得到的凝胶具有良好的拉伸性和抗冻性，可承受多次拉伸疲劳循环以及在极端环境中仍具有良好的性能。该离子导电凝胶作为可穿戴设备的基底材料，具有传感和储能一体化的优势，可实现对人体健康的长期监测以及用于人体运动实时监测和康复监测，在可穿戴监测设备中具有广泛的应用前景。的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种离子导电凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水凝胶制备
，具体涉及一种离子导电凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]可穿戴电子设备由于具有广泛的生理和生化信号监测能力，在人体运动和个人健康监测方面具有广阔的应用前景。随着可穿戴设备的兴起，柔性传感器需求也逐渐增多，其需要具有较强的延展性、拉伸性，可弯折性以及耐疲劳，还要具有生物兼容性。传统的柔性可拉伸器件是基于导电填料和弹性体的混合物，存在二者机械性能的不匹配，界面相容性差、透明性差等问题，限制了其诸多潜在应用。传统凝胶具有低温结冰、不透明和水分易挥发等问题，应用受到限制。因此，可拉伸导电凝胶具有的高可拉伸性、生物相容性、可调节的强度以及韧性等优势，近年来，在柔性电子器件领域引起广泛关注。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种离子导电凝胶及其制备方法和应用，以克服现有凝胶易低温结冰、不透明和水分易挥发等问题。
[0004]一种离子导电凝胶制备方法，包括以下步骤：
[0005]S1，将有机溶剂加入到前体溶液中，搅拌得到混合溶液；
[0006]所述前体溶液包括丙烯酸单体、明胶单体、丙烯酸
‑
N
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琥珀酰亚胺酯、α
‑
酮戊二酸单体、甲基丙烯酰基明胶和甘油；所述有机溶剂包括丙三醇和水；
[0007]S2，对所述混合溶液进行凝胶化处理，得到离子凝胶；
[0008]S3，将离子凝胶在离子溶液中浸泡处理，干燥后得到离子导电凝胶。
[0009]优选的，所述前体溶液和所述有机溶剂的质量比为：1：(1.3～1.85)。
[0010]优选的，所述丙烯酸单体、甲基丙烯酰基明胶、丙烯酸
‑
N
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琥珀酰亚胺酯、α
‑
酮戊二酸单体、明胶单体和甘油的质量比为4.5：0.015：0.15：0.06：(0～1.917)：4.893。
[0011]优选的，所述离子导电凝胶的水含量为24％
‑
28％。
[0012]优选的，所述离子导电凝胶的厚度为1mm，电阻率为0.9～4.8S/m。
[0013]优选的，所述水和丙三醇的质量比为1：(1.2～1.3)。
[0014]优选的，步骤S1中，搅拌时间至少为12小时；搅拌转速为1000～1500rpm，搅拌温度为20℃～30℃；步骤S2中，光固化时间至少为10分钟。
[0015]优选的，步骤S2具体包括以下步骤：
[0016]2.1)将亚克力板按照0.5～1.5cm间距激光切割为1～2cm
×
3～5cm的长方形凹槽；
[0017]2.2)将混合溶液均等的放入长方形凹槽中，通过紫外线灯照射进行光固化。
[0018]一种基于上述方法制备的离子导电凝胶，所述离子导电凝胶的水含量为24％
‑
28％，所述离子导电凝胶的厚度为1mm，电阻率为0.9～4.8S/m。。
[0019]一种基于上述方法制备的离子导电凝胶在可穿戴电子基底材料及可穿戴电子设
备中的应用。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0021]本专利技术提供一种离子导电凝胶制备方法，通过将有机溶剂加入到前体溶液中，搅拌得到混合溶液；所述前体溶液包括丙烯酸单体、明胶单体、丙烯酸
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N
‑
琥珀酰亚胺酯、α
‑
酮戊二酸单体、甲基丙烯酰基明胶和甘油；所述有机溶剂包括丙三醇和水；对所述混合溶液进行凝胶化处理，得到离子凝胶，将离子凝胶在离子溶液中浸泡处理，干燥后得到离子导电凝胶，通过浸泡氯化锌离子液体来制备导电凝胶，离子液体具有较高的电导率、良好的稳定性，制备的离子导电凝胶具有优良的导电性。本专利技术在凝胶制备过程中添加明胶和甘油，通过光固化制得离子凝胶，然后在氯化锌溶液中浸泡干燥后得到离子导电凝胶。该凝胶具有良好的拉伸性和抗冻性，可承受多次拉伸疲劳循环以及在极端环境中仍具有良好的性能。该离子导电凝胶作为可穿戴设备的基底材料，具有传感和储能一体化的优势，可实现对人体健康的长期监测以及用于人体运动实时监测和康复监测，在可穿戴监测设备中具有广泛的应用前景。
[0022]本专利技术所制备的离子导电凝胶通过氢键作用、分子结晶、静电相互作用的协同作用，使离子导电凝胶具有较好的力学强度、柔性和导电性。
[0023]本专利技术所述离子导电凝胶为强弱键结合体系。通过凝胶和人体皮肤之间形成较强的共价键，可以实现与皮肤的强黏附。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例中提供的离子导电凝胶电导率图。
[0025]图2为本专利技术实施例中提供的离子导电凝胶拉伸应力
‑
应变曲线图。
[0026]图3为本专利技术实施例中提供的离子导电凝胶的红外光谱图。
具体实施方式
[0027]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0028]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0029]本专利技术提供一种离子导电凝胶的制备方法，具体包括以下步骤：
[0030]S1，将有机溶剂加入到前体溶液中，搅拌得到混合溶液；
[0031]所述前体溶液包括丙烯酸单体、明胶单体、丙烯酸
‑
N
‑
琥珀酰亚胺酯、α
‑
酮戊二酸
单体和甲基丙烯酰基明胶；所述离子溶液包括氯化锌单体；所述有机溶剂包括丙三醇和水；
[0032]丙烯酸单体、甲基丙烯酰基明胶、丙烯酸
‑
N
‑
琥珀酰亚胺酯、α
‑
酮戊二酸单体、明胶单体和甘油的质量比为4.5：0.015：0.15：0.06：(1～1.917)：4.893。
[0033]所述前体溶液和所述有机溶剂的质量比为：1：(1.3～1.85)
[0034]S2，对所述混合溶液进行凝胶化处理，得到离子凝胶；
[0035]S3，将离子凝胶在离子溶液中浸泡处理，干燥后得到离子导电凝胶。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子导电凝胶制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将有机溶剂加入到前体溶液中，搅拌得到混合溶液；所述前体溶液包括丙烯酸单体、明胶单体、丙烯酸
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N
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琥珀酰亚胺酯、α
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酮戊二酸单体、甲基丙烯酰基明胶和甘油；所述有机溶剂包括丙三醇和水；S2，对所述混合溶液进行凝胶化处理，得到离子凝胶；S3，将离子凝胶在离子溶液中浸泡处理，干燥后得到离子导电凝胶。2.根据权利要求1所述的一种离子导电凝胶制备方法，其特征在于，所述前体溶液和所述有机溶剂的质量比为：1：(1.3～1.85)。3.根据权利要求1所述的一种离子导电凝胶制备方法，其特征在于，所述丙烯酸单体、甲基丙烯酰基明胶、丙烯酸
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N
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琥珀酰亚胺酯、α
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酮戊二酸单体、明胶单体和甘油的质量比为4.5：0.015：0.15：0.06：(1～1.917)：4.893。4.根据权利要求1所述的一种离子导电凝胶制备方法，其特征在于，所述离子导电凝胶的水含量为24％
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28％...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚尧，张慧卿，郝云超，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：