[发明专利]自愈合凝胶的制备方法和利用该凝胶制备无界面行走凝胶机器人的方法

说明书

自愈合凝胶的制备方法和利用该凝胶制备无界面行走凝胶机器人的方法，它涉及自愈合凝胶的制备方法和应用。它是要解决现有的自愈合凝胶愈合速度慢的技术问题。方法一：将含有羧基、羟基或氨基的二硫杂环类单体溶于有机溶剂Ⅰ中加热反应，得到粘状液中加入金属离子，转变为凝胶；凝胶加热后变为低粘度液体，再加入盐类物质，得到强化自愈合凝胶。方法二：将单体加入到磁性物质分散液中加热反应，得到的粘状液中加入金属离子，得到磁性自愈合凝胶。用强化自愈合凝胶3D打印机器人的躯干，用磁性自愈合凝胶3D打印机器人的四肢，再将躯干四肢接触，愈合在一起，得到无界面行走凝胶机器人。本发明的凝胶1～8分钟自愈合，可用于3D打印领域。

技术领域

本发明涉及自愈合凝胶的制备方法和应用方法，属于化学合成及4D打印领域。

背景技术

4D打印最初定义为“3D打印+时间”，第四维度是时间。而如今4D打印的一种定义是当材料在某些刺激的环境下，例如热、水、光、pH等，3D打印的结构特性或功能随着时间发生变化的性质。4D打印是在3D打印的基础上对智能材料的跨学科研究。4D打印在各种研究领域引起了广泛关注，并在智能可穿戴设备、人造肌肉以及生物领域中具有广泛的潜在应用。

自愈合凝胶在生活中变的越来越重要，因为凝胶的愈合性实现了可重复利用，低成本的理念。在《RSC前沿》(RSC Advances)2017年第7期的21476页上的文章《磁性自愈合聚(乙烯醇)复合水凝胶的制备》(Facile fabrication of a magnetic self-healing poly(vinyl alcohol)composite hydrogel)公开了一种自愈合凝胶，该自愈合凝胶通过PVA掺杂磁性粒子制备的，这种自愈合凝胶的愈合时间长达到12h，愈合速度慢。

发明内容

本发明是要解决现有的自愈合凝胶愈合速度慢的技术问题，而提供自愈合凝胶的制备方法和利用该凝胶制备无界面行走凝胶机器人的方法。

本发明的自愈合凝胶的制备方法，按以下步骤进行：

一、将含有羧基、羟基或氨基的二硫杂环类单体溶于有机溶剂Ⅰ中，搅拌均匀，放置于70～80℃水浴中加热，至使悬浊液变成澄清透明状；然后在剧烈搅拌下加入自由基淬灭剂，在温度为70～80℃的条件下剧烈搅拌5～12min，得到粘状液；

二、将金属离子溶液加入到粘状液中，粘状液转变为凝胶；在温度为90～100℃的水浴中继续加热10～20min，使凝胶变为低粘度液体；

三、在温度为90～100℃的水浴中，将盐类物质加入到低粘度液体中，搅拌至无块状物，降至室温，得到强化自愈合凝胶。

上述的强化自愈合凝胶的愈合速度快，可以快速成凝胶，打印成型性好。

本发明的自愈合凝胶的制备方法，还可以按以下步骤进行：

一、将磁性物质加入到有机溶剂Ⅱ中，超声分散均匀，得到磁性物质分散液；

二、将含有羧基、羟基或氨基的二硫杂环类单体加入到磁性物质分散液中，搅拌均匀后置于温度为70～80℃的水浴中加热，直至悬浊液变成澄清透明状，然后在剧烈搅拌下加入自由基淬灭剂，在温度为70～80℃的条件下剧烈搅拌5～12min，得到黑色的粘状液；

三、将金属离子溶液加入到粘状液中，粘状液转变为凝胶，即为磁性自愈合凝胶。

上述的磁性自愈合凝胶在温度为90～100℃的水浴中加热10～20min，可变成低粘度液体，用于3D打印。该自愈合凝胶可在电磁场的作用下移动。愈合速度快，材料机械性能好，快速形成凝胶，打印效果好。

利用自愈合凝胶制备无界面行走凝胶机器人的方法，按以下步骤进行：