[发明专利]一种单层水凝胶、制备方法及用作柔性抓手的应用

权利要求书

1.一种单层水凝胶的制备方法，其特征在于：所述单层水凝胶由造孔剂和前驱液构成，所述单层水凝胶的制备原料包括聚合反应单体、化学交联剂、光引发剂和造孔剂，所述单层水凝胶由以下步骤制备：

步骤(1)：制备前驱液：

在分散介质中加入制备原料，在避光条件下搅拌均匀直至制备原料完全溶解，得到透明的前驱液；其中，所述聚合反应单体为N-异丙基丙烯酰胺，所述化学交联剂为合成锂蒙脱石，所述光引发剂为1-羟环己基苯酮，所述造孔剂为不同种类的醇；

步骤(2)：注入模具：

将步骤(1)中得到的前驱液注入塑料圆形模具中，将所述塑料圆形模具置于水平桌面上的低温环境中，用注射器或滴管取适量造孔剂缓慢滴加在前驱液表面且不可再次移动模具，然后采用两层液体分层和界面渗透原理控制前驱液上层液体的渗透时间；得到扩散处理后的前驱液；

步骤(3)：低温紫外辐射交联：

将步骤(2)中得到扩散处理后的前驱液进行低温紫外辐射交联，待扩散处理后的前驱液交联完全后，用去离子水洗除未交联物质，从而得到垂直方向的单层非均匀多孔结构水凝胶，即得到所述单层水凝胶。

2.根据权利要求1所述的一种单层水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的分散介质包括染料和水。

3.根据权利要求1所述的一种单层水凝胶的制备方法，其特征在于：所述不同种类的醇包括乙醇、甲醇、丙三醇、正戊醇。

4.根据权利要求1所述的一种单层水凝胶的制备方法，其特征在于：所述低温紫外辐射交联包括紫外灯光照和低温环境，其中，紫外灯紫外波长为365nm，通过两次循环交替的方式进行紫外光照，以避免未交联完全。

5.根据权利要求4所述的一种单层水凝胶的制备方法，其特征在于：所述紫外光照总时间为7分钟以确保交联完全。

6.根据权利要求1所述的一种单层水凝胶的制备方法，其特征在于：所述单层非均匀多孔结构水凝胶的非均匀多孔结构是采用两层液体分层，界面扩散原理得到。

7.根据权利要求6所述的一种单层水凝胶的制备方法，其特征在于：所述非均匀多孔结构通过控制两层液体分层和界面渗透的时间从而控制所形成的孔的大小及垂直方向上大孔的数量，同时由于滴加液体的方向和各自的浓度，所以滴加乙醇，甲醇，正戊醇后形成的孔是按照由上而下越来越小的梯度分布，滴加丙三醇后形成的孔是由上而下越来越小。

8.一种单层水凝胶，其特征在于：所述单层水凝胶由造孔剂和前驱液构成，所述单层水凝胶为温敏水凝胶，所述单层水凝胶具有最低相变温度为31-33℃，从而将所述单层水凝胶置于高于最低相变温度的水中，所述单层水凝胶则会失水收缩，将单层水凝胶置于低于最低相变温度的水中，所述单层水凝胶则会吸水膨胀；

所述单层水凝胶在滴加醇类液体后，所述单层水凝胶在滴加醇类液体的一侧具有疏松的大孔结构，靠近塑料模具底部的一侧具有致密的小孔结构，从而两侧孔的差异形成非对称结构，进而导致所述水凝胶在高于最低相变温度的水中或低于最低相变温度的水中形成失水收缩或吸水膨胀的差异，最终使得所述水凝胶在不同的水中发生弯曲和恢复行为，且稳定多次循环。

9.一种单层水凝胶用作柔性抓手的应用，采用权利要求8所述的一种单层水凝胶，其特征在于：将所述单层水凝胶制成抓手模型，用细线或铁丝与所述抓手模型做成柔性抓手，从而将柔性抓手放入高于最低相变温度的水中实现对物体的抓取，放入低于最低相变温度的水中则会释放物体，且多次循环。