【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性多功能传感器，尤其是涉及一种透明、可拉伸、抗冻、可自修复的离子导电纤维素基共析凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
1、柔性传感器因其在人工智能、可穿戴电子产品和个人健康管理方面的应用而引起了广泛的研究兴趣。然而，制备具有优异柔韧性、自修复性和抗疲劳性能的柔性传感器仍然是迄今为止的一个挑战。
2、低共熔溶剂是由氢键供体和氢键受体两种成分组成的混合物，其成分可扩展为三种或三种以上。由于氢键供体与氢键受体之间存在较强的氢键相互作用，混合物的熔点远低于其各个组分纯物质的熔点。低共熔溶剂由于具有与离子液体相似的性质，如良好的导电性、不燃性、低蒸汽压和稳定性，并且避免了离子液体昂贵、制备复杂和毒性的缺点而引起人们的兴趣。通过调节氢键受体和氢键供体的摩尔比和种类，可以调节低共熔溶剂的物理化学性质。
3、本专利技术采用了一种公开的由氯化锌、水和磷酸组成的金属盐水合物基低共熔溶剂（carbohydrate polymers 2021, 272, 118473），此种低共熔溶剂已被证明可溶解多种类型的纤维素，但将其应用于制备多功能共析凝胶目前还暂无报道。金属盐水合物基低共熔溶剂以金属盐作为氢键受体，磷酸作为氢键供体，此种低共熔溶剂制备的共析凝胶可以利用阴、阳离子本身良好的导电性，以及金属阳离子和羟基的配位作用，达到提高共析凝胶抗冻性能、机械性能和导电性能的目的。
4、纤维素是由葡萄糖经过β−1,4−糖苷键连接而成的天然高分子，是植物纤维原料的主要组成成分，含有丰富的羟基，可与多种基团形成氢键作用
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种透明、可拉伸、抗冻、可自修复的离子导电纤维素基共析凝胶及其制备方法。
2、本专利技术的目的之二在于提供上述基于一种透明、可拉伸、抗冻、可自修复的离子导电纤维素基共析凝胶的柔性多功能传感器。
3、本专利技术的目的之三是提供上述基于一种透明、可拉伸、抗冻、可自修复的离子导电纤维素基共析凝胶的柔性多功能传感器在人体运动监测和温度监测中的应用。所述人体运动信号的监测包括手指、手腕、手肘、吞咽和跑步等，但不限于上述监测特征内容。所述温度监测包括水温监测，但不限于上述监测内容。
4、其技术方案如下：
5、将氯化锌、水和磷酸按一定比例混合，在室温下搅拌至溶液呈透明均一状，获得低共熔溶剂；随后将纤维素与得到的低共熔溶剂按一定质量比混合，在室温下搅拌至透明均一状，获得纤维素溶液；最后将可聚合单体加入到纤维素溶液中，室温下搅拌至完全溶解（充分混合），加入光引发剂混合均匀后，将混合物倒入相应的模具中经紫外光照射聚合得到共析凝胶。
6、作为优选，组成低共熔溶剂的氯化锌、水和磷酸的摩尔比为1:3:0.6，搅拌时间为5分钟。
7、作为优选，纤维素的添加量为低共熔溶剂质量的0.3%～1.2%，搅拌时间为2小时。
8、作为优选，若单体选为丙烯酰胺，则丙烯酰胺与低共熔溶剂的质量比为11:75，搅拌时间为20分钟；若单体选为丙烯酸，则丙烯酸与低共熔溶剂的质量比为3:20，搅拌时间为5分钟。
9、作为优选，紫外光照射时间为30~50分钟。
10、一种透明、可拉伸、抗冻、可自修复的离子导电纤维素基共析凝胶，通过上述制备方法制备得到。
11、上述透明、可拉伸、抗冻、可自修复的离子导电纤维素基共析凝胶在制备柔性多功能传感器及其他柔性可穿戴电子设备中的应用。
12、所述柔性多功能传感器的制备方法：将两个铜箔电极连接到透明、可拉伸、抗冻、可自修复的离子导电纤维素基共析凝胶两侧，即得柔性多功能传感器。
13、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
14、其一：本专利技术利用金属盐水合物基低共熔溶剂制备共析凝胶，金属盐水合物基低共熔溶剂不仅具有普通低共熔溶剂熔点低和无毒等优点，而且具有比普通低共熔溶剂更好的导电性能。金属盐水合物基低共熔溶剂不仅可以赋予共析凝胶良好的抗冻性，还可以利用金属阳离子和各官能团之间的作用，赋予共析凝胶优异的机械性能和导电性能。
15、其二：纤维素具有可完全生物降解、无毒、无污染、易于改性、化学性质稳定、生物相容性好、可再生等优势。本专利技术利用纤维素作为增强体，成本低，绿色环保，避免了纳米材料的分离或合成受到化学或能源密集型工艺的影响。
16、其三：本专利技术是将纤维素溶解于低共熔溶剂中，并非像之前大多数工作只是对纤维素进行简单的分散来改善凝胶性能。得益于纤维素溶解，共析凝胶具有良好的光学透明度，良好的光学透明度对于需要可视化的可穿戴电路非常重要，可以进一步拓宽共析凝胶的应用市场。
17、其四： 本专利技术制作的共析凝胶具有高导电性（16.5 ms/cm，20 °c）、自修复性、优异的抗冻性（<−80 °c）和黏附性。
18、其五：本专利技术制作的柔性多功能传感器，在人体运动监测和温度监测中表现出较高的灵敏度，具有巨大的应用潜力。
19、其六：本专利技术对制备条件要求低，制备过程不需要复杂的设备也无需加热，制作成本低。
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1.一种透明、可拉伸、抗冻、可自修复的离子导电纤维素基共析凝胶及其制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以摩尔比计，氯化锌、水和磷酸的摩尔比为1:3:0.6。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以质量分数计，纤维素的添加量为低共熔溶剂质量的0.3%～1.2%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，可聚合单体为丙烯酰胺或丙烯酸中的一种，可聚合单体的添加量为低共熔溶剂质量的12%～20%。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，光引发剂为2−羟基−2−甲基−1−苯基丙酮。
6.权利要求1至5之一所述的制备方法制备得到一种透明、可拉伸、抗冻、可自修复的离子导电纤维素基共析凝胶。
7.一种由权利要求6所述的共析凝胶，将两个铜箔电极连接到共析凝胶两侧构建基于共析凝胶的柔性多功能传感器。
8.权利要求7所述的基于共析凝胶的柔性多功能传感器在人体运动监测和温度监测中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种透明、可拉伸、抗冻、可自修复的离子导电纤维素基共析凝胶及其制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以摩尔比计，氯化锌、水和磷酸的摩尔比为1:3:0.6。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以质量分数计，纤维素的添加量为低共熔溶剂质量的0.3%～1.2%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，可聚合单体为丙烯酰胺或丙烯酸中的一种，可聚合单体的添加量为低共...
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