[发明专利]超分子-聚合物双网络低共熔凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一类超分子‑聚合物双网络低共熔凝胶及其制备方法与应用。所述制备方法包括：使包含双葡糖酰胺类两亲分子、聚合物单体、光引发剂、交联剂和低共熔溶剂的第一混合反应体系加热至完全溶解，之后冷却至室温形成第一重超分子凝胶网络，再进行光引发聚合反应，获得超分子‑聚合物双网络低共熔凝胶。本发明制备的超分子‑聚合物双网络低共熔凝胶具有极高的机械韧性、自愈性和环境适应性，以及超快速的空气/水下/超低温原位粘附性能，能够耐极端温度和耐溶剂腐蚀；同时本发明提供的制备方法成本低廉、绿色环保、反应快速、条件温和，适用于大规模生产，并且制备的双网络低共熔凝胶在新型粘附剂材料和软电子器件领域有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于凝胶技术领域，涉及一类超分子-聚合物双网络低共熔凝胶及其制备方法与应用，尤其涉及一类基于小分子的超分子-聚合物双网络低共熔凝胶软材料及其制备方法与应用。

背景技术

目前，人工智能、可穿戴领域的高速发展对软体电子器件(Softelectronicdevices)提出了更高的要求，迫切需要开发与硬的电极材料高度界面兼容的具有优异光、电、磁、机械加工及物理化学性能的多功能集成软材料来提供无缝的人机交互界面。凝胶材料是一类经典的软材料，具有与生物组织类似的“柔”和“软”的特性。开发集多种功能(例如透明、导电、自愈、自粘附)于一体的高韧性、可拉伸凝胶软材料成为推动可穿戴电子设备发展的现实需求。目前报道较多的主要为水凝胶材料，然而传统水凝胶材料通常机械性能较弱，并且低温易结冰，高温易失水，导致其功能丧失，从而严重影响柔性电子器件的稳定性和耐用性(ACS Sustain.Chem.Eng.2014，2，1063-1071；Acc.Chem.Res.2014，47，2299-2308；Curr.Opin.Green.Sust.2019，18，31-36等)。

低共熔溶剂(Deep eutectic solvents，DESs)是一类新兴的绿色可持续溶剂，具有与水相似的特性，例如成本低廉、环境友好、易于获取、生物相容性好、可生物降解性等(ACS Energy Lett.2018，3，2875-2883；Angew.Chem.Int.Ed.2013，52，3074-3085等)。不仅如此，DES溶剂还具有显著优于水的特性，例如蒸气压低、热稳定性高、离子电导率好、电化学窗口宽、对水溶性差的脂溶性化合物溶解能力强等(Angew.Chem.Int.Ed.2020，59，18768-18773；J.Phys.Chem.B 2020，124，8465-8478；Angew.Chem.Int.Ed.2019，58，4173-4178等)。此外，DESs溶剂本身的粘度、极性、表面张力、带电特性等基本物理化学性质及其化学结构中的多重相互作用位点，使其有可能与多种不同基底如亲水基底、疏水基底、多孔基底等发生多种界面间相互作用，从而发挥很强的粘附效应。得益于这些材料组分的本体性质，开发基于DES溶剂体系的新型低共熔凝胶材料平台具有重要的理论和现实意义。目前，尚未见集高度可拉伸性、自愈性、粘附性、导电性，并且极端耐温度性等多种功能于一体的低共熔凝胶软材料的报道。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一类基于小分子的超分子-聚合物双网络低共熔凝胶及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种超分子-聚合物双网络低共熔凝胶的制备方法，其包括：

使包含双葡糖酰胺类两亲分子、聚合物单体、光引发剂、交联剂和低共熔溶剂的第一混合反应体系加热至完全溶解，之后冷却至室温形成第一重超分子凝胶网络，再进行光引发聚合反应，获得超分子-聚合物双网络低共熔凝胶。

进一步的，所述双葡糖酰胺类两亲分子具有如式(I)所示的结构：

其中，n选自6-12，优选为6、8、10或12。

本发明实施例还提供了前述方法制备的超分子-聚合物双网络低共熔凝胶。