离子水凝胶及其制备方法和应用技术

技术编号:45828399 阅读:27 留言:0更新日期:2025-07-15 22:36
本发明专利技术属于聚合物凝胶材料技术领域,公开了离子水凝胶及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的离子水凝胶原料包含前驱体溶液和水;所述前驱体溶液为酸性亲水性离子液体和含有亲水基团的乙烯基单体,所述水用于调节酸性亲水性离子液体与乙烯基单体之间的相互作用。本发明专利技术通过水介导聚合物网络重组策略制备离子水凝胶,有效解决了传统凝胶材料韧性与滞后性难以平衡以及综合性能不足的技术问题,突破了传统凝胶材料中韧性与滞后性相互制约的难题,使得制备的离子水凝胶在承受机械变形时,既能有效耗散能量防止断裂,又能减少因滞后导致的能量损失和信号失真,极大提升了材料在动态力学应用中的可靠性,如可穿戴设备频繁变形时仍能稳定工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合物凝胶材料,尤其涉及离子水凝胶及其制备方法和应用


技术介绍

1、聚合物凝胶材料在新兴领域(如智能传感器、生物致动器)中的应用场景和使用寿命在很大程度上取决于其韧性和低迟滞性。然而,传统的凝胶材料因缺乏有效的能量耗散机制,往往呈现出力学性能欠佳的问题。尽管可解离的动态相互作用能通过网络重组实现有效的能量耗散,但在大变形作用下,大量的能量耗散会引发显著的滞后现象。传统的凝胶材料在重复加载下,由于高迟滞导致的电阻漂移,通常表现出较差的灵敏度,影响了实时应变传感应用中的信号保真度。因此,需同时赋予凝胶材料兼具高韧性与低迟滞的特性,以延长凝胶基器件的使用寿命,并拓展其在新兴应用中的适用性。

2、高韧性和低迟滞是传统凝胶材料固有的矛盾属性,这一矛盾源于材料在能量存储与耗散机制之间的内在冲突。具体而言,耗能单元(如牺牲键或动态交联)虽然能通过可逆断裂有效提高断裂能,但同时会加剧分子链间的摩擦阻力,导致显著的应力松弛和力学滞后。此外,高分子材料在大变形过程中还会经历化学键断裂、悬垂链段松弛等多重能量耗散途径,进一步降低弹性能量的存储效率。因本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.离子水凝胶,其特征在于,原料包含前驱液体溶液和水;所述前驱体溶液为酸性亲水性离子液体和含亲水基团的乙烯基单体,所述水用于调节酸性亲水性离子液体与乙烯基单体之间的相互作用。

2.如权利要求1所述的离子水凝胶,其特征在于,酸性亲水性离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐中至少一种。

3.如权利要求1所述的离子水凝胶,其特征在于,含亲水基团的乙烯基单体包括丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸中至少一种。

4.如权利要求1-3任一所述的离子水凝胶,其特征在于,乙...

【技术特征摘要】

1.离子水凝胶,其特征在于,原料包含前驱液体溶液和水;所述前驱体溶液为酸性亲水性离子液体和含亲水基团的乙烯基单体,所述水用于调节酸性亲水性离子液体与乙烯基单体之间的相互作用。

2.如权利要求1所述的离子水凝胶,其特征在于,酸性亲水性离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐中至少一种。

3.如权利要求1所述的离子水凝胶,其特征在于,含亲水基团的乙烯基单体包括丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸中至少一种。

4.如权利要求1-3任一所述的离子水凝胶,其特征在于,乙烯基单体与酸性亲水性离子液体的质量比为1:(1~5)。

5.如权利要求1所述的离子水凝胶,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙剑肖文哲何婷王啟刚王小宁罗欣安高锐卢玥赵伟东
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:

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