[发明专利]一种MXene材料增强的导电水凝胶

说明书

本发明公开了一种MXene材料增强的导电水凝胶，是由MXene材料、含羟基的水凝胶和金属阳离子通过氢键交联形成。这种MXene材料增强的导电水凝胶的制备方法包括以下步骤：1)将含羟基的水凝胶与MXene材料溶液进行交联，得到MXene交联的水凝胶；2)将MXene交联的水凝胶浸泡在含金属阳离子的溶液中，进行交联，得到MXene材料增强的导电水凝胶。本发明这种通过MXene材料增强的导电水凝胶其弹性强度显著提升，导电性明显增强，综合性能明显提高，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，特别是涉及一种MXene材料增强的导电水凝胶。

背景技术

水凝胶是由类似聚(甲基丙烯酸甲酯)、多糖类高分子或聚乙烯吡咯烷酮等亲水性聚合物制备出来的。水凝胶的特点就是只溶胀不溶解。这类聚合物在聚合过程中往往会内部交联，形成一种疏松多孔的内部结构，能够吸收大量的组织液。但是传统的水凝胶通常表现出机械性能差、韧性差、可重复性差这极大地限制了其在生物医药、电子科技领域的应用。

传统的高分子水凝胶通常是化学交联形成的。化学交联剂分散不均一，导致水凝胶网络不均匀，有诸多缺陷，如有毒性、生物活性低、机械性能差等，使得其应用受限。

发明内容

为了克服现有传统化学交联水凝胶存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种MXene材料增强的导电水凝胶，本发明的目的之二在于提供这种MXene材料增强的导电水凝胶的制备方法，本发明的目的之三在于提供这种MXene材料增强的导电水凝胶的应用。

本发明的发明构思如下：MXene作为一种新型的二维结构过渡金属碳化物或氮化物，是近几年发现的一种类石墨烯二维材料，具有超高体积比容量、金属级导电性、良好的亲水性及丰富的表面化学。因为MXene材料优异的导电性、亲水性，所以这种材料成为了一种理想的电极材料，得到了广泛的关注。为了克服水凝胶现存的力学能力差和导电性差等问题，本发明提出的一种MXene材料增强的导电水凝胶。这种水凝胶有MXene物质之间氢键形成，以及MXene物质与单体/聚合物间氢键交联、MXene与阳离子之间氢键交联等多重交联作用机制，这些多重交联作用机制能够显著提高水凝胶的弹性强度。由于MXene纳米片有导电性，而形成水凝胶形成的孔道有利于离子的通过和交联，所以能够大幅度增强水凝胶的导电性能。本发明通过水凝胶网络的结构设计，引入能量耗散的多重氢键交联网络，开发出了力学性能和导电性能优异的新型水凝胶。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明第一方面提供了一种MXene材料增强的导电水凝胶。

一种MXene材料增强的导电水凝胶，是由MXene材料、含羟基的水凝胶和金属阳离子通过氢键交联形成。

进一步的，这种MXene材料增强的导电水凝胶中，MXene材料之间、MXene材料与含羟基的水凝胶之间、MXene与金属阳离子之间均形成氢键。

优选的，这种MXene材料增强的导电水凝胶中，含羟基的水凝胶与MXene材料的质量比为100：(1～10)；进一步优选的，含羟基的水凝胶与MXene材料的质量比为100：(3～7)。

这种MXene材料增强的导电水凝胶中，MXene材料表面富有羟基、末端氧基团等功能团，具有导电性能，并且能够与金属阳离子形成氢键。