【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种用于极端环境的电子皮肤及其制备方法和应用，属于抗冻凝胶制备。
技术介绍
1、目前，对于面向健康监测的柔性可穿戴电子产品的应用范围正从正常扩大到极端环境的范围，主要是从机械、温度、水合等几大方面开始展开应用，如在机械环境使用中，航天器从启动到发射所获得的的极高加速度，在温度条件下的太空、冰川冻土和炎热沙漠中的探索活动；在水合状态下的、潜水等应用等。
2、在极端条件下，柔性可穿戴器件所面临的挑战主要由以下几点：一是在冻结条件下，聚合物网络中的键合受限，交联收到阻碍，从而导致柔性材料的性能下降；二是分析物的浓度可能会在复杂的环境中发生变化，从而导致在实际情况中很难获得准确的生化信息；三是在长期的监测期间，对于柔性可穿戴器件，需要牢固的界面粘合性，四是体内体外检测应用中需要多学科融合来解决复杂的微环境问题。
3、基于此，构建一种用于极端环境下可以稳定监测人体运动信号的电子皮肤是尤为重要的。
技术实现思路
1、本申请提供了一种用于极端环境的电子皮肤，通过调控凝胶骨架中多元醇的量，进而实现在-80℃仍可进行监控，具有良好的拉伸性和抗冻性。
2、根据本申请的一个方面，提供了一种用于极端环境的电子皮肤，包括凝胶骨架、金属锂盐和多元醇；
3、所述凝胶骨架为化学交联的烯烃单体，所述金属锂盐和多元醇固载于凝胶骨架中；
4、其中所述多元醇的固载量为60％～80％。
5、可选地，所述多元醇为c2～c10的醇；
7、所述金属锂盐选自硫酸锂、硝酸锂、氯化锂中的至少一种；
8、所述烯烃单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯中的至少一种。
9、根据本申请的另一个方面，提供了一种电子皮肤的制备方法，向含有烯烃单体、多元醇、金属锂盐和水的预凝胶溶液中加入引发剂，聚合反应，得到所述电子皮肤；
10、其中所述预凝胶溶液中多元醇的浓度为60～80wt％。
11、可选地，所述预凝胶溶液中多元醇的浓度选自60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％中的任意值或两值之间的范围值。
12、可选地，所述预凝胶溶液中烯烃单体的浓度为15～30wt％，金属锂盐的浓度为3～8wt％。
13、可选地，所述预凝胶溶液中烯烃单体的浓度选自15wt％、17.5wt％、20wt％、25wt％、30wt％中的任意值或两值之间的范围值。
14、可选地，所述预凝胶溶液中金属锂盐的浓度选自3wt％、4wt％、5wt％、7wt％、8wt％中的任意值或两值之间的范围值。
15、可选地，所述引发剂的用量为所述烯烃单体质量的1％～20％。
16、可选地，所述引发剂的用量为所述烯烃单体质量的1％、5％、10％、20％中的任意值或两值之间的范围值。
17、可选地，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈中的至少一种。
18、可选地，所述聚合反应的温度为0～90℃，聚合反应的时间为0.5～3h。
19、可选地，所述聚合反应的温度选自0℃、25℃、50℃、75℃、90℃中的任意值或两值之间的范围值。
20、可选地，所述聚合反应的时间选自0.5h、1h、2h、2.5h、3h中的任意值或两值之间的范围值。
21、可选地，所述预凝胶溶液的制备方法包括以下步骤：
22、步骤一：将金属锂盐加入到水中，搅拌i，得到金属锂盐溶液；
23、步骤二：将多元醇和所述金属锂盐溶液混合，搅拌ii，得到混合液；
24、步骤三：将烯烃单体与步骤二所述的混合液混合，搅拌iii，得到预凝胶溶液。
25、可选地，所述搅拌i的转速为100～2000rpm，搅拌i的时间为0.1～5h。
26、可选地，所述搅拌i的转速选自100rpm、200rpm、300rpm、500rpm、1000rpm、1500rpm、2000rpm中的任意值或两值之间的范围值。
27、可选地，所述搅拌i的时间选自0.1h、0.5h、1h、2h、4h、5h中的任意值或两值之间的范围值。
28、可选地，所述搅拌ii的转速为100～1000rpm，搅拌ii的时间为0.1～3h。
29、可选地，所述搅拌ii的转速选自100rpm、300rpm、500rpm、700rpm、1000rpm中的任意值或两值之间的范围值。
30、可选地，所述搅拌ii的时间选自0.1h、0.5h、1h、2h、3h中的任意值或两值之间的范围值。
31、可选地，所述搅拌iii的转速为100～1000rpm，搅拌iii的时间为0.1～1h。
32、可选地，所述搅拌iii的转速选自100rpm、200rpm、300rpm、600rpm、1000rpm中的任意值或两值之间的范围值。
33、可选地，所述搅拌iii的时间选自0.1h、0.25h、0.5h、0.75h、1h中任意值或两值之间的范围值。
34、根据本申请的再一个方面，提供了一种人体信号监测装置，包括上述的电子皮肤或根据上述制备方法得到的电子皮肤。
35、本申请能产生的有益效果包括：
36、1)本申请所提供的电子皮肤，通过引入多元醇与金属锂盐，实现电子皮肤在极端温度下监测人体运动信号的效果。
37、2)本申请所提供的电子皮肤，通过调控凝胶骨架中多元醇的量，进而实现在-80℃仍可进行监控，具有良好的拉伸性和抗冻性。
38、3)本申请所提供的制备方法，通过引入化学交联的凝胶骨架，将高浓度锂金属盐和多元醇固载网络中，优于普通的浸渍法。
39、4)本申请所提供的电子皮肤，可实现极低温度下对人体运动信号的监测。
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1.一种用于极端环境的电子皮肤，其特征在于，包括凝胶骨架、金属锂盐和多元醇；
2.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述多元醇为C2～C10的醇；
3.权利要求1或2所述的电子皮肤的制备方法，其特征在于，向含有烯烃单体、多元醇、金属锂盐和水的预凝胶溶液中加入引发剂，聚合反应，得到所述电子皮肤；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预凝胶溶液中烯烃单体的浓度为15～30wt％，金属锂盐的浓度为3～8wt％，其余量为水。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的用量为所述烯烃单体质量的1％～20％。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为0～90℃，聚合反应的时间为0.5～3h。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预凝胶溶液的制备方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述搅
10.一种人体信号监测装置，其特征在于，包括权利要求1或2所述的电子皮肤或权利要求3至9任意一项所述的制备方法得到的电子皮肤。
...【技术特征摘要】
1.一种用于极端环境的电子皮肤，其特征在于，包括凝胶骨架、金属锂盐和多元醇；
2.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述多元醇为c2～c10的醇；
3.权利要求1或2所述的电子皮肤的制备方法，其特征在于，向含有烯烃单体、多元醇、金属锂盐和水的预凝胶溶液中加入引发剂，聚合反应，得到所述电子皮肤；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预凝胶溶液中烯烃单体的浓度为15～30wt％，金属锂盐的浓度为3～8wt％，其余量为水。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的用量为所述烯烃单体质量的1％～20％。
【专利技术属性】
技术研发人员：冯亮，支慧，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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