【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性传感，具体涉及高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法。
技术介绍
1、水凝胶是一类具有三维结构的含水量较大的柔韧弹性体，因为具有良好的可拉伸压缩性、生物相容性、粘附性、结构可设计性等优异的特性，而被开发出广泛的应用，包括医药领域的止血剂、创面敷料，机械能、热能、光能等能量收集，诸如此类。
2、近年来，柔性可穿戴传感器在电子皮肤、软体机器人、人体生理/肢体信号检测等领域得到极大发展，激起各界研究人员的兴趣。水凝胶、弹性体和柔性纤维等材料都可以用来构建柔性传感器，但水凝胶因其具有良好的生物相容性、高含水性、结构可设计性、柔软且富有弹性等优异的综合性能而受到广泛关注，尤其是具有导电性的离子水凝胶更是得到广大科研工作者的青睐。现今出现了各式各样的水凝胶柔性传感器，大致分为电阻式和电容式两种，被广泛应用于人体信息监测、软体机器人、人机交互、创面信息监测等多个生物传感领域。
3、虽然现如今关于水凝胶柔性传感器的研究甚至市面上的产品越来越多，但是它们的性能都参差不齐，都存在一些明显的问题，包括制备过程过于复杂、信号检测不够准确、灵敏度较低、粘附性不好等，更是缺乏对于可注射体内生物信号监测的材料研究，由于用于生物体信息监测尤其是用于关节等肢体信息监测的离子水凝胶柔性传感器对粘附性能、耐久性能、自愈合性能要求更高，因此开发一种高导电、可注射的离子水凝胶柔性传感器至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供高导电、
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，包括以下步骤：
3、步骤一：制备xlg分散液，将xlg在进行机械搅拌的同时加入并分散在pedot：pss溶液中，加入xlg后，在超声环境下分散5min，得到xlg-pedot：pss分散液；
4、步骤二：溶解甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(sbma)于xlg-pedot：pss分散液中，在上述xlg-pedot：pss分散液中溶解sbma，得到混合溶液a；
5、步骤三：加入活性剂dbsa形成前驱体溶液，在上述混合溶液a中加入dbsa，使它们充分混合溶解，得到混合溶液b；
6、步骤四：在上述混合溶液b中加入热引发剂kps，催化剂temed，化学交联剂mba，得到混合溶液c；
7、步骤五：离心去泡沫，使用胶头滴管吸取上层泡沫，得到固液混合物d。
8、步骤六：静置得到具有优异综合性能的高导电可注射高分子导电聚合物离子水凝胶传感器，将固液混合物d注入模型当中，静置得到高分子导电聚合物离子水凝胶。
9、优选的，所述步骤一中，为避免xlg结块，在进行机械搅拌的同时将其加到pedot：pss中，混匀后，再超声5min，所述步骤四中，在上述混合溶液b中先加入溶解过硫酸钾(kps)，然后滴入四甲基乙二胺(temed)，再加入n,n亚甲基双丙烯酰胺(mba，2.5w/v％溶液)。
10、优选的，所述步骤二中，sbma极易分散，且其易与xlg形成强静电作用，超声1-3min即可，所述步骤五中，混合溶液c在转速为4500r/min条件下离心5min后取出，所述步骤六中，在室温25℃下静置30min或在40℃条件下静置20min，得到具有优异综合性能的高导电可注射高分子导电聚合物离子水凝胶传感器，在25℃下静置20min或在40℃下静置10min，得到高分子导电聚合物离子水凝胶。
11、优选的，所述步骤三中，加入sbma后，其与xlg形成强静电作用，而dbsa使pedot：pss活性交联形成网络。
12、优选的，所述步骤四中，kps为热引发剂，temed为催化剂，mba为化学交联剂；mba以配置成浓度为2.5w/v％的溶液形式加入。
13、优选的，所述步骤五中，转速过高或时间过长，离心机内会升温，水凝胶较大程度固化，不利于转移。
14、优选的，所述步骤六中，温度越高成胶速度越快，但如果温度过高，凝胶内部微观结构会呈现不均匀特点，导致水凝胶的综合性能达不到最佳状态。
15、优选的，所述步骤六中，加入各类试剂时，环境温度应该是在0℃下进行，sbma质量占比为25wt％，xlg浓度为5ⅹ10-2mo l/l，dbsa体积分数为4％-7％。
16、优选的，所述步骤六中，高分子导电聚合物离子水凝胶由sbma-xlg和pedot：pss组成双网络，前者形成强静电作用，后者形成导电聚合物网络，两者均为物理作用，因此得到的水凝胶具有优异导电性、可注射性和粘附性。
17、优选的，所述步骤六中，少量mba使得水凝胶内高分子链间微交联，从而优化水凝胶力学性能。
18、优选的，所述步骤六中，在拉伸过程中发生静电作用消除和π-π堆叠破坏，通过微交联的结点开始伸展，释放拉力之后，静电作用恢复，π-π键重塑，因此，室温下静置一段时间后，水凝胶可恢复原状。
19、与现有技术相比，本专利技术提供了高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，具备以下有益效果：
20、1、本专利技术以两性离子单体sbma和导电高分子聚合物pedot：pss为主要原料，添加xlg和dbsa获得双网络结构，添加少量交联剂mba，通过sbma-xlg静电作用与pedot：pss活性交联，采用采用活性剂与热交联引发聚合构建导电双网络水凝胶，添加少量交联剂mba优化水凝胶力学性能，引入可逆离子键赋予其自愈合功能，通过优化dbsa体积分数，形成具有优异导电性、可注射性与粘附性的水凝胶，dbsa体积占比为pedot：pss的6％时，水凝胶具有较好导电性、可注射性和粘附性，将水凝胶应用于柔性传感中，可灵敏检测关节运动及心跳等；
21、2、本专利技术制得的离子水凝胶由sbma-xlg和pedot：pss组成双网络，前者形成强静电作用，后者π-π堆叠和疏水吸引作用，均为物理作用，因此得到的水凝胶具有优异导电性、可注射性、自愈合性和粘附性；添加少量mba使得水凝胶内高分子链间微交联，从而优化水凝胶力学性能。在拉伸过程中发生静电作用消除和π-π堆叠被破坏以及疏水吸引作用被削弱，通过微交联的结点开始伸展，释放拉力之后，静电作用、π-π堆叠以及疏水作用重塑，因此，室温下静置一段时间后，水凝胶可恢复原状；
22、3、本专利技术制备的离子水凝胶柔性传感器具有高导电性、可注射性、自愈合性、强粘附性的优点，耐久性较好，能够长时间监测信号，最重要的是在干燥状态下依然能够稳定导电，能够应用于可穿戴设备、信号传导、人体健康监测、软体机器人等领域。
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1.高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤一中，为避免XLG结块，在进行机械搅拌的同时将其加到PEDOT：PSS溶液中，混匀后，再超声3-5min，所述步骤四中，在上述混合溶液b中先加入溶解过硫酸钾(KPS)，然后滴入四甲基乙二胺(TEMED)，再加入N,N亚甲基双丙烯酰胺(MBA，2.5w/v％溶液)。
3.根据权利要求2所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤二中，SBMA极易分散，且其易与XLG形成强静电作用，超声1-2min即可，所述步骤五中，混合溶液c在转速为4500r/min条件下离心5min后取出，所述步骤六中，在室温25℃下静置30min或在40℃条件下静置20min，得到具有优异综合性能的高导电可注射高分子导电聚合物离子水凝胶传感器，在25℃下静置20min或在40℃下静置10min，得到高分子导电聚合物离子水凝胶。
4.根据权利要求3所述的高导电、可注
5.根据权利要求4所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤五中，转速过高或时间过长，离心机内会升温，水凝胶较大程度固化，不利于转移。
6.根据权利要求5所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤六中，温度越高成胶速度越快，但如果温度过高，凝胶内部微观结构会呈现不均匀特点，导致水凝胶的综合性能达不到最佳状态。
7.根据权利要求6所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤六中，加入各类试剂时，环境温度应该是在0℃下进行，SBMA质量占比为25wt％，XLG浓度为5ⅹ10-2mol/L，DBSA体积分数为4％-7％。
8.根据权利要求7所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤六中，高分子导电聚合物离子水凝胶由SBMA-XLG和PEDOT：PSS组成双网络，前者形成强静电作用，后者形成导电聚合物网络，两者均为物理作用，因此得到的水凝胶具有优异导电性、可注射性和粘附性。
9.根据权利要求8所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤六中，少量MBA使得水凝胶内链间微交联，从而优化水凝胶力学性能。
10.根据权利要求9所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤六中，在拉伸过程中发生静电作用消除和π-π堆叠破坏以及疏水吸引作用被削弱，通过微交联的结点开始伸展，释放拉力之后，静电作用恢复，π-π键重塑，因此，室温下静置一段时间后，水凝胶可恢复原状。
...【技术特征摘要】
1.高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤一中，为避免xlg结块，在进行机械搅拌的同时将其加到pedot：pss溶液中，混匀后，再超声3-5min，所述步骤四中，在上述混合溶液b中先加入溶解过硫酸钾(kps)，然后滴入四甲基乙二胺(temed)，再加入n,n亚甲基双丙烯酰胺(mba，2.5w/v％溶液)。
3.根据权利要求2所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤二中，sbma极易分散，且其易与xlg形成强静电作用，超声1-2min即可，所述步骤五中，混合溶液c在转速为4500r/min条件下离心5min后取出，所述步骤六中，在室温25℃下静置30min或在40℃条件下静置20min，得到具有优异综合性能的高导电可注射高分子导电聚合物离子水凝胶传感器，在25℃下静置20min或在40℃下静置10min，得到高分子导电聚合物离子水凝胶。
4.根据权利要求3所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方法，其特征在于：所述步骤三中，加入sbma后，其与xlg形成强静电作用，而dbsa使pedot：pss活性交联形成网络，所述步骤四中，kps为热引发剂，temed为催化剂，mba为化学交联剂；mba以配置成浓度为2.5w/v％的溶液形式加入。
5.根据权利要求4所述的高导电、可注射离子聚合物水凝胶柔性传感器的构建方...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷昆，陈美君，王伟怡，刘欣，方钧钧，蔡变云，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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