【技术实现步骤摘要】
本申请涉及材料领域，尤其涉及一种触摸响应型智能离子凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
1、材料一般都有其固有的硬度，在工程应用上存在着形状适应性和承载能力不易同时实现的工程悖论。因此，一种可以在软硬态之间自由切换的硬度可切换材料可以解决此类问题，并且在软体机器人、智能机械抓手、粘合剂、汽车和航空许多
都受到了广泛的关注。但目前报道的硬度改变材料，其硬度转变后的状态一般需要持续的外界环境刺激，使其应用受到限制。因此，开发一种仅需外界环境刺激触发一次，可以在两种稳态间(双稳定状态)进行可逆切换的材料，能够克服这种限制。目前，实现此种功能的材料主要利用了材料的亚稳态，包括物理空间结构上的亚稳态，如通过改变拓扑状态来改变其刚度，但此种方案制备困难，且容易失效。另一种是利用化学结构上的亚稳态，如通过改变交联聚合物网络中化学键的动态交联和永久交联可实现切换，但也存在只能单向切换或者硬度变化范围小的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种触摸响应型智能离子凝胶及其制备方法和应用，以解决上述问题。
2、为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
3、一种触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，包括：
4、将聚合单体、离子液体、交联剂和引发剂混合，进行聚合固化得到所述触摸响应型智能离子凝胶；
5、所述聚合单体包括丙烯酰胺类聚合单体、乙烯基类聚合单体、丙烯酸酯类聚合单体中的一种或多种；所述离子液体包括咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、季铵盐类离子液
6、优选地，所述聚合单体包括丙烯酰吗啉、n,n-二甲基丙烯酰胺、乙烯基咪唑、乙烯基吡咯烷酮、2-甲氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(乙二醇)二丙烯酸酯中的一种或多种。
7、优选地，所述咪唑类离子液体包括1，3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或多种；
8、所述吡啶类离子液体包括n-乙基吡啶四氟硼酸盐和/或n-乙基吡啶六氟磷酸盐；
9、所述季铵盐类离子液体包括三乙基铵硫酸氢盐；
10、所述季鏻类离子液体包括四丁基鏻醋酸盐和/或丙基三丁基鏻双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐；
11、所述吡咯烷类离子液体包括n-乙基-n-甲基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐和/或n-丙基-n-甲基吡咯烷氯盐。
12、优选地，所述交联剂包括多官能度丙烯酸酯类交联剂、丙烯酰胺类交联剂、苯乙烯类交联剂、乙烯基类交联剂中的一种或多种。
13、优选地，所述多官能度丙烯酸酯类交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种；
14、所述丙烯酰胺类交联剂包括亚甲基双丙烯酰胺；
15、所述苯乙烯类交联剂包括二乙烯基苯；
16、所述乙烯基类交联剂包括二乙二醇二乙烯基醚。
17、优选地，所述引发剂包括热引发剂、氧化还原引发剂、光引发剂中的一种或多种。
18、优选地，所述热引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)、偶氮二异丁咪盐酸盐中的一种或多种；
19、所述氧化还原引发剂包括过氧化二苯甲酰/n,n-二甲基苯胺和/或过二硫酸胺/四甲基乙二胺；
20、所述光引发剂包括2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羟基环已基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或多种。
21、优选地，所述触摸响应型智能离子凝胶的制备方法满足以下条件中的至少一个：
22、a.所述聚合固化的条件为光固化、热固化或氧化还原引发；
23、所述热固化的条件为60℃-120℃，固化时间为2h-24h；
24、所述光固化的条件为采用波长在200-450nm范围内的紫外光进行照射0.01h-24h完成固化，光源密度小于等于2800mw/cm2；
25、所述氧化还原引发的条件为0-40℃，反应时间为2-24h；
26、b.所述离子液体与所述聚合单体的体积比为8:2-4:6，所述交联剂的用量为所述聚合单体的质量的0.1％-5.0％，所述引发剂的用量为所述聚合单体的质量的0.5％-5％。
27、本申请还提供一种触摸响应型智能离子凝胶，使用所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法制得。
28、本申请还提供一种所述的触摸响应型智能离子凝胶的应用，用于软体机器人、智能机械抓手、离子开关、粘合剂、汽车和航空领域。
29、与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
30、本申请提供的触摸响应型智能离子凝胶，属于触摸响应软态与硬态智能切换的离子凝胶，此种离子凝胶主要由聚合物网络和过冷离子液体组成，其中聚合物网络可以为离子液体以稳定的过冷态固体形态存在提供支撑作用，离子液体则用于实现软态硬态的可逆切换。同时离子液体具有挥发性低、不可燃、热稳定性高、电导率大等优点，赋予了离子凝胶在实际应用中的稳定性和导电性。因此，该离子凝胶在机器人、粘合剂、离子开关、汽车和航空等多个领域有着良好的应用前景。
31、本申请提供的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，通过具有极低能耗的接触触发结晶方式制备了模量可切换、导电率可切换、粘接强度可切换的智能离子凝胶。该离子凝胶可采用多种单体、多种离子液体、多种引发聚合方式，制备方法简便，并且触发结晶智能切换的方式非常简便，所需的能量或者所需的力值非常低，仅靠空间接触即可，实用性强。同时可根据实际使用需求，对聚合单体、引发剂、交联剂的投料比进行调控。
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1.一种触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚合单体包括丙烯酰吗啉、N,N-二甲基丙烯酰胺、乙烯基咪唑、乙烯基吡咯烷酮、2-甲氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(乙二醇)二丙烯酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，所述咪唑类离子液体包括1，3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或多种；
4.根据权利要求1所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，所述交联剂包括多官能度丙烯酸酯类交联剂、丙烯酰胺类交联剂、苯乙烯类交联剂、乙烯基类交联剂中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，所述多官能度丙烯酸酯类交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)二丙烯酸酯
6.根据权利要求1所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括热引发剂、氧化还原引发剂、光引发剂中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，所述热引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)、偶氮二异丁咪盐酸盐中的一种或多种；
8.根据权利要求1-7任一项所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：
9.一种触摸响应型智能离子凝胶，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法制得。
10.一种权利要求9所述的触摸响应型智能离子凝胶的应用，其特征在于，用于软体机器人、智能机械抓手、离子开关、粘合剂、汽车和航空领域。
...【技术特征摘要】
1.一种触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚合单体包括丙烯酰吗啉、n,n-二甲基丙烯酰胺、乙烯基咪唑、乙烯基吡咯烷酮、2-甲氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(乙二醇)二丙烯酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，所述咪唑类离子液体包括1，3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1，3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或多种；
4.根据权利要求1所述的触摸响应型智能离子凝胶的制备方法，其特征在于，所述交联剂包括多官能度丙烯酸酯类交联剂、丙烯酰胺类交联剂、苯乙烯类交联剂、乙烯基类交联剂中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的触摸响应型...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱世平，明小庆，张东，张祺，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：
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