[发明专利]一种具有高回弹性、高灵敏度的仿生疏水缔合导电水凝胶制备方法

说明书

一种具有高回弹性、高灵敏度的仿生疏水缔合导电水凝胶制备方法，原料包括BA‑A、AM、ACG等。制备包括以下步骤：1)核酸碱基单体(BA‑A)的制备；2)仿生疏水缔合导电水凝胶的制备。本发明的优点在于：仿生疏水缔合导电水凝胶的疏水缔合网络结构中含有核酸碱基的氢键相互作用及高分子链间相互作用，具有优异的力学性能和高回弹性能。体系中离子的定向移动使其具有快速拉伸及压缩应变响应性，可以实现形变、压力传感及语音识别等应用。该凝胶制备方法性能优异，设计新颖，与传统的导电水凝胶相比，具有高回弹性能、高灵敏度及快速响应性等优点，在组织工程、医用电极、柔性电子皮肤及智能传感器等领域有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，特别是涉及一种具有高回弹性、高灵敏度的仿生疏水缔合导电水凝胶制备方法。

背景技术

水凝胶是由亲水聚合物链嵌入水环境中形成的一种具有三维网络结构的软、湿材料，类似于人体组织，具有可调控的物理和化学性质，被广泛用于软体机器人、柔性电子皮肤及智能传感器等研究。然而传统导电凝胶材料在应变传感中信号传输往往存在滞后现象明显、响应速度慢、灵敏度低等问题，无法满足在新型可穿戴器件领域的应用。

生命体中核酸碱基的多重氢键结构具有快速自愈合性能及生物粘附性而被广泛应用于提升水凝胶等材料的韧性及可塑性，而将多重氢键用于软材料领域构筑同时具有高回弹性、高灵敏度的仿生疏水缔合导电水凝胶在健康监测、形变传感器及可穿戴设备等领域有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是解决现有导电水凝胶材料回弹性差、存在明显滞后现象，响应速度慢、灵敏度低的问题，提供一种具有高回弹性、高灵敏度的仿生疏水缔合导电水凝胶制备方法。

本发明的技术方案：

一种具有高回弹性、高灵敏度的仿生疏水缔合导电水凝胶制备方法，步骤如下：

步骤1)核酸碱基单体(BA-A)的制备

步骤1.1)按照质量比2g：0.12g：0.08g的比例取腺嘌呤(A)、2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)和碳酸钾(K₂CO₃)于单口烧瓶中，按(g对ml，下同)比例加入20-40ml二甲基亚砜(DMSO)，升温至50℃，搅拌1-3h，使其完全溶解。

步骤1.2)按比例将4-5.5ml的1,4-丁二醇二丙烯酸酯加入上述溶液中50℃反应4-6h，直至溶液变为澄清。

步骤1.3)反应结束后，按(g对ml)比例放入200-400ml去离子水中沉淀，用100-150ml正己烷萃取，去除有机相，用50-80ml二氯甲烷萃取，去除水相，无水硫酸镁干燥，旋蒸，干燥得到带有双键的核酸碱基单体(BA-A)。

步骤2)仿生疏水缔合导电水凝胶的制备

步骤2.1)在盛有去离子水的反应瓶中，依次加入氯化锂(LiCl)、十二烷基硫酸钠(SDS)溶解得到阴离子表面活性剂溶液。

其中，SDS、LiCl、水的重量比为2:1:25。

步骤2.2)将上述步骤2.1)制备得到的溶液中，依次加入丙烯酰胺(AM)、步骤1)得到的BA-A、N-甲基丙烯酰基甘氨酸(ACG)单体，混合均匀后，加入20mg过硫酸钾(KPS)，搅拌5分钟，真空泵脱气处理后，得到水凝胶前体溶液。

其中，AM、ACG、BA-A的物质的量之比为30:3:0.5或30:3:1或30:3:1.5。

步骤2.3)然后将上述步骤2.2)制备的前体溶液转移到硅胶模具中，60℃反应3h，得到仿生疏水缔合导电水凝胶。

所制备仿生疏水缔合导电水凝胶的性能检测方法，步骤如下：

1)仿生疏水缔合导电水凝胶的力学性能检测