[发明专利]一种智能水凝胶及其制备方法

说明书

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种智能水凝胶及其制备方法。本发明智能水凝胶由甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸通过光引发聚合而成，该水凝胶释放到含水液体的表面，由于吸水过程和亲疏水官能团互换现象可以在水面自主产生表面张力梯度差。本发明进一步拓宽了水凝胶的应用范围，有望应用于生物医学、软体机器人、液滴运输等领域。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种智能水凝胶及其制备方法。

背景技术

马拉高尼效应是指液体会向表面张力低的区域流动，这是由于具有高表面张力的液体相较于低表面张力的液体对周围的液体的拉力更大。现有的建立表面张力梯度的方式主要有两种：（1）是通过温度梯度引起表面张力的梯度；（2）是通过浓度梯度引起表面张力的梯度。

水凝胶是一种在水中能吸收大量的水而溶胀的具有三维网络结构的凝胶。由于其较高的含水量、生物兼容性、可降解性和刺激响应性等优越的性能，在药物控制释放、组织工程、环境保护、光学调制、软体机器人等领域具有广阔的应用前景。然而现有的水凝胶还不具有自己建立表面张力梯度的能力，本发明中得到的新型智能水凝胶可以通过吸水作用和亲疏水作用实现在含水液体表面自主产生表面张力梯度差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的智能水凝胶及其制备方法。该智能水凝胶释放含水液体的表面，由于吸水作用和亲疏水官能团互换现象可以在水面自主产生表面张力梯度差。

本发明提出的新型智能水凝胶，由甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸聚合而成。

本发明还提供上述新型智能水凝胶的制备方法，具体步骤为：

将甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和交联剂、光引发剂混合成前驱液，进行辐照，得到在含水液面能产生表面张力梯度差的智能水凝胶。

本发明中，所述交联剂优选为乙二醇二甲基丙烯酸酯。

本发明中，所述光引发剂优选为2-羟基-2-甲基苯丙酮。

本发明中，所述甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸与交联剂和光引发剂的体积比以甲基丙烯酸羟乙酯为基数，设定为1，丙烯酸与其的体积比例范围为0.2~1；交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯与其的体积比例范围为0.02~1；光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮与其的体积比例范围为0.2~0.6。

本发明中，所述辐照在紫外灯下进行，所用紫外光波长为365纳米，所述辐照的时间优选为5秒~60分钟。

本发明提供的新型智能水凝胶，其在含水液面上产生表面张力梯度差的具体原理如下：

所述新型智能水凝胶，在吸水之后由于内部亲疏水官能团为了减小表面能，从而将原先朝向外部的疏水官能团朝向内部，在这个过程中，新型智能水凝胶在含水液面上产生表面张力梯度差并且被动态润湿。

有益效果：本发明提供的新型智能水凝胶及其制备方法，实现了在均匀的含水液面上方，仅依靠水凝胶材料本身，即可构建表面张力梯度差异，赋予了水凝胶材料一种全新的智能性能。并且本发明所提供的新型智能水凝胶制备方法较为简单，可适用于工业生产中，因此有着实际应用意义。

本发明的独创性在于提供了一种通过光引发聚合的方法得到的新型智能水凝胶，所述的新型智能水凝胶可以在无需外界刺激的情况下通过自身的吸水作用，在均匀的含水液体表面可以产生表面张力梯度差异，为其在游动软机器人等领域的应用提供了潜在的可能。

附图说明

图1为新型智能水凝胶制作流程图。

图2为新型智能水凝胶实物照片图。

图3为新型智能水凝胶的吸水曲线随时间的变化图。

图4为新型智能水凝胶的接触角随时间变化的照片。

具体实施方式