[发明专利]一种复合水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合水凝胶及其制备方法和应用。本发明提供的复合水凝胶，通过构建双网络水凝胶体系，通过在水凝胶体系中引入离子盐，利用水凝胶体系的三维网络结构进行离子的传输来导电，使得水凝胶材料在保持柔韧性的同时，还具有良好的导电性、灵敏度和光学透明度。此外，本发明提供的复合水凝胶，能很好的贴附在人体关节部位，用于人体运动的检测，具有很好的稳定性和灵敏度。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种复合水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技的发展，传感器已经被广泛应用于人们的工作和生活中，如智能家居、健康监测、医疗卫生、生物工程等。随着社会需求的不断提高，对传感器除了高灵敏度的要求外，还须要满足柔韧性好，耐久性长，稳定性高，生物相容性好，以及与人体皮肤贴合性好等要求。

传统的应变传感器，由于导电填料(金属颗粒、金属氧化物、碳材料、导电聚合物等)与弹性基质(聚二甲基硅氧烷、共聚酯等)的相容性差，以及无机导电材料固有的硬性和脆性，使其断裂应变较低，很难在大应变下还具有稳定的导电性，因此应用受到了限制。

水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料，能够吸水膨胀但不溶于水，具有良好的生物相容性。

近年来，为了解决传统的应变传感器存在的问题，将透明度高、柔韧性好并具有独特三维网络结构的水凝胶材料与金属纳米线、碳纳米管、石墨烯、聚吡咯、聚苯胺等导电材料组成复合导电水凝胶，以解决传统的无机导电材料断裂应变较低等问题，然而，引入导电材料如碳纳米材料后，水凝胶的光学透明度被降低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种复合水凝胶。

本发明还提供了上述复合水凝胶的制备方法。

本发明还提供了上述复合水凝胶在制备传感器中的应用。

本发明还提供了含有上述复合水凝胶的传感器。

本发明的第一方面提供了一种复合水凝胶，包括由不饱和单体交联形成的第一网络，以及聚乙烯醇形成的第二网络，所述第一网络与第二网络上负载有离子盐。

根据本发明的一些实施方式，所述不饱和单体选自丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、3-甲基-2-亚甲基-丁酸和丙烯磺酸钠中的至少两种。

根据本发明的一些实施方式，所述丙烯酰胺的CAS号为79-06-1。

根据本发明的一些实施方式，所述丙烯酸的CAS号为79-10-7。

根据本发明的一些实施方式，所述丙烯酸钠的CAS号为7446-81-3。

根据本发明的一些实施方式，所述甲基丙烯酸的CAS号为79-41-4。

根据本发明的一些实施方式，所述3-甲基-2-亚甲基-丁酸的CAS号为4465-04-7。

根据本发明的一些实施方式，所述丙烯磺酸钠的CAS号为1561-92-8。

根据本发明的一些实施方式，所述离子盐包括氯化钠、氯化锂、氯化钾、柠檬酸钠、水杨酸钠和苯甲酸钠中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述柠檬酸钠的CAS号为6132-04-3。

根据本发明的一些实施方式，所述水杨酸钠的CAS号为54-21-7。

根据本发明的一些实施方式，所述苯甲酸钠的CAS号为532-32-1。

本发明的第二方面提供了制备上述复合水凝胶的方法，包括以下步骤：

S1：将聚乙烯醇在水中加热溶解后冷却；