[发明专利]一种可自识别损伤型光检测自愈合水凝胶的制备方法及应用

说明书

本发明公开了属于高分子水凝胶技术领域的一种可自识别损伤型光检测自愈合水凝胶的制备方法及应用。包括以下步骤：将自愈合水凝胶浸泡在水溶性荧光量子点的溶液中获得所述光检测自愈合水凝胶；自愈合水凝胶是由丙烯酸、六水合三氯化铁、丙烯酰胺、过硫酸钾溶于丙三醇水溶液中，反应得到；水溶性荧光量子点为与所述自愈合水凝胶以氢键结合的发光材料。所述光检测自愈合水凝胶不仅具有高力学强度及优异的自愈性能而且还具有可调、隐蔽的荧光特性，在组织工程涂层、传感、自识别损伤等领域的应用具有极大的潜力。

技术领域

本发明属于高分子水凝胶技术领域，尤其涉及一种可自识别损伤型光检测自愈合水凝胶的制备方法及应用。

背景技术

自愈水凝胶就具有一定的自愈能力，然而使用现有方法制备的可在无外在刺激的条件下室温下快速自愈仍然具有挑战性。尤其是复配具有光学响应特性的自愈合材料在较多领域具备极高的应用潜力。但当下基体内产生光学特性需要引入发光分子基团，但当下引入此类生色基团的大规模合成具有极大难度，因此开发简便合成的可发光水凝胶在光学损伤测量、生物材料、组织工程等具有极大意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种可自识别损伤型光检测自愈合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：将自愈合水凝胶浸泡在水溶性荧光量子点的溶液中获得所述光检测自愈合水凝胶；

自愈合水凝胶是由丙烯酸、六水合三氯化铁、丙烯酰胺、过硫酸钾溶于丙三醇水溶液中，反应得到；

所述水溶性荧光量子点为与所述自愈合水凝胶以氢键结合的发光材料。

所述水溶性荧光量子点包括碳量子点、石墨烯量子点、硅量子点。

自愈合水凝胶是在搅拌速度为600r/min，25℃条件下保温反应4h得到的。

所述水溶性荧光碳量子点的溶液浓度为1-10wt％，浸泡时间为1-10h，优选的，水溶性荧光碳量子点的溶液浓度为3wt％，浸泡时间为6h。

所述丙三醇水溶液中水和丙三醇的体积比为5:1-1:1。

所述过硫酸钾与丙烯酸的加入质量比为1:100-20:100；所述丙烯酸与六水合三氯化铁的加入质量比为1:100-5:100；所述丙烯酰胺与丙烯酸的加入质量比1:100-5:100。

所述水溶性荧光碳量子点采用高温釜热法合成。

所述制备方法制备的可自识别损伤型光检测自愈合水凝胶。

所述光检测自愈合水凝胶能用于紫外光下进行破损处检测，其原因为水凝胶纳入水溶性荧光量子点并均匀的分散于水凝胶表面网络结构中，并未破坏水溶性荧光量子点自身结构，故水溶性荧光量子点在紫外光的激发下，会产生荧光，而在破损处由于网络结构的破坏，导致水溶性荧光量子点流失，在紫外光学无荧光或荧光亮度较弱，与未破损处形成对比，故轻易检测到破损区域。

所述光检测自愈合水凝胶能进行自我修复作用，网络的主要交联网络由羧酸根与Fe³⁺形成离子配位键，次交联网络由氨基键间的弱氢键N-H···H以及量子点与网络结构之间的氢键进行网络增强。在网络结构得到破坏时，利用可逆的离子键与弱氢键双网络进行修复。

所述可自识别损伤型光检测自愈合水凝胶在医疗材料、可拉伸生物电子器件和软体机器人材料中的应用。

所述可自识别损伤型光检测自愈合水凝胶，通过在水溶性荧光量子点的溶液中浸泡获得可调、隐蔽的荧光性能。

所述可自识别损伤型光检测自愈合水凝胶具有增强材料荧光识别损伤特性、荧光可调隐蔽特性、导电性、拉伸性、可塑性、自愈性、透光性的应用。

本发明的有益效果：