【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及凝胶，具体涉及一种用于离电信号转换具有级联异质门控的双相凝胶及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，电子和离子电子器件的快速发展，突破了非生物与生物系统界面之间的信息壁垒，推动了其在生物传感和可植入式神经形态装置等前沿领域的研究。电子器件，尤其是神经形态电子器件，能够直接利用可编程电脉冲信号将生物界面作为信号转换器，从而对生物组织的生理活动进行调控；而离子电子器件则可以在非生物-生物系统中独立进行离子信号和电信号之间转换，并利用其离子信号直接与生物体作用。然而，与动作电位引发生物离子信号传输的神经元网络相比，大多数电子和离子电子器件仅能依赖于一种单一属性的信号载体(即电子或单一离子)，无法直接与多样化的生物信号直接进行匹配，极大地限制了人造离电器件与生物系统进行复杂交互的能力。因此，在生物离子-电子领域中，如何赋予材料或器件有效的门控效应，实现从单一电子到不同生物信号的传输与转换仍然面临挑战。
技术实现思路
1、本专利技术是为了克服现有技术中材料或器件无法实现不同生物信号的传输与转换的技术问题，提供一种用于离电信号转换具有级联异质门控的双相凝胶及其制备方法，将材料多尺度界面形成级联异质门控效应，使离子的部分脱水合状态和水合状态交替产生，并放大不同离子之间的水合-脱水合能差异，分别形成了不同的离子传输能垒，因此该双相凝胶实现了离子的差异化传输。
2、本专利技术提供一种级联异质门控双相凝胶，由有机凝胶网络框架和设置在所述有机凝胶网络框架内部的若干离子水凝胶微区组
3、级联异质门控双相凝胶由以下方法制备而成：
4、s1、将水溶性单体、水溶性交联剂、光引发剂和离子溶液按照体积比1：0.01～0.5：0.005～0.02：1～5充分搅拌混合，制备水凝胶预聚液a；
5、s2、将油溶性单体、油溶性交联剂、光引发剂和表面活性剂按照体积比1：0.01～0.05：0.01～0.05：0.01～0.1充分搅拌混合，制备有机凝胶预聚液b；
6、s3、将水凝胶预聚液a和有机凝胶预聚液b按体积比1:1～5混合，得到水相为分散相、有机相为连续相的前驱乳液体系c；
7、s4、将前驱乳液体系c经紫外光原位聚合得到所述级联异质门控双相凝胶。
8、双相凝胶的异质高分子网络具有微相分离结构特征，集成了相反极性的二元凝胶相：即微尺度下富含离子的水凝胶相和低电导率的有机凝胶相。其中，水凝胶相作为分散相，可以存储和传输水合离子；低电导率的有机凝胶相作为连续相，为部分脱水离子提供传输介质。在连续或脉冲电信号的外部刺激下，离子在两相结构之间跨介质传输。在该传导过程中，材料多尺度界面形成级联异质门控效应，使离子的部分脱水合状态和水合状态交替产生，并放大不同离子之间的水合-脱水合能差异，分别形成了不同的离子传输能垒，因此该双相凝胶实现了离子的差异化传输。
9、本专利技术所述的一种级联异质门控双相凝胶，作为优选方式，水溶性单体以下的一种或多种：
10、丙烯酰胺、丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺、聚乙烯醇、丙烯酸丁醇酯、乙烯吡咯烷酮、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
11、本专利技术所述的一种级联异质门控双相凝胶，作为优选方式，水溶性交联剂以下的一种或多种：
12、聚乙二醇丙烯酸酯、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、乙烯基三乙氧基硅烷。
13、本专利技术所述的一种级联异质门控双相凝胶，作为优选方式，油溶性单体以下的一种或多种：
14、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八烷基酯。
15、本专利技术所述的一种级联异质门控双相凝胶，作为优选方式，油溶性交联剂以下的一种或多种：
16、三乙二醇二甲基丙烯酸酯)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯。
17、本专利技术所述的一种级联异质门控双相凝胶，作为优选方式，光引发剂以下的一种或多种：
18、2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
19、本专利技术所述的一种级联异质门控双相凝胶，作为优选方式，离子溶液以下的一种或多种：
20、氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化钙、氯化镁、氯化铁、氯化铝、氯化锆。离子溶液浓度为1mmol/l～1mol/l。
21、本专利技术所述的一种级联异质门控双相凝胶，作为优选方式，表面活性剂以下的一种或多种：
22、聚甘油脂肪酸酯、二甘油单月桂酸酯、十八烷基磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、二羟基硬脂酸酯、月桂酸酯、聚二甲基硅氧烷。
23、本专利技术具有以下优点：与现有单一信号(电子或单一离子)的离子电子器件相比，基于级联异质门控双相凝胶的离子电子器件能传导多种生物离子信号，有助于在非生物-生物集成系统中进行多样化信号交互。
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1.一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：由有机凝胶网络框架(1)和设置在所述有机凝胶网络框架(1)内部的若干离子水凝胶微区(2)组成；
2.根据权利要求1所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述级联异质门控双相凝胶由以下方法制备而成：
3.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述水溶性单体以下的一种或多种：
4.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述水溶性交联剂以下的一种或多种：
5.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述油溶性单体以下的一种或多种：
6.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述油溶性交联剂以下的一种或多种：
7.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述光引发剂以下的一种或多种：
8.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述离子溶液以下的一种或
9.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述表面活性剂以下的一种或多种：
10.用于制备权利要求1～9其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：由有机凝胶网络框架(1)和设置在所述有机凝胶网络框架(1)内部的若干离子水凝胶微区(2)组成；
2.根据权利要求1所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述级联异质门控双相凝胶由以下方法制备而成：
3.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述水溶性单体以下的一种或多种：
4.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述水溶性交联剂以下的一种或多种：
5.根据权利要求1～2其中任意一项所述的一种级联异质门控双相凝胶，其特征在于：所述油溶性单体以下的一种或...
【专利技术属性】
技术研发人员：闻利平，赵紫光，陈伟鹏，吴之心，江雷，
申请(专利权)人：北京仿生界面科学未来技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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