[发明专利]一种低溶胀“Janus”导电水凝胶及其制备方法、应用

说明书

本发明属于材料领域，涉及一种低溶胀“Janus”导电水凝胶及其制备方法、应用，其包括以下步骤：配制聚乙烯醇‑单宁酸混合溶液；将聚乙烯醇‑单宁酸混合溶液与海藻酸钠溶液混合均匀，得到聚乙烯醇‑单宁酸‑海藻酸钠混合溶液；将聚乙烯醇‑单宁酸‑海藻酸钠混合溶液离心、静置分层，进行多次冷冻‑熔融循环，得到水凝胶；将水凝胶的上层浸泡在氯化钙溶液，即得低溶胀“Janus”导电水凝胶。本发明制得的“Janus”导电水凝胶不仅具有优异的抗溶胀性能和力学性能，而且两面呈现出显著不同的导电性能(一面强导电、一面弱导电)，在生物电子(如人造皮肤、生物传感器、智能机器人等方面)有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种低溶胀“Janus”导电水凝胶的制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

水凝胶是亲水性三维高分子网络吸水后形成的溶胀体系，其中水的含量往往是亲水性高分子的十几倍甚至几十倍。水凝胶具有类似生物组织或器官的湿软特性，在许多领域特别是生物医用领域得到广泛应用或显示出良好的应用前景，受到科研人士的广泛关注。传统水凝胶通常呈现整体一致的性能，使其应用受到一定的局限。“Janus”水凝胶(两面神水凝胶)是一类每层具有不同结构和不同作用(或性能)的水凝胶，能满足一些特殊场合的使用要求，近几年受到关注。目前，对于“Janus”水凝胶研究较多的是在外界刺激下每层溶胀程度不同的两面神水凝胶。例如，Wang Huiliang等人利用特氟龙和玻璃做成的模板制备了每层交联程度不同、具有刺激响应弯曲行为的聚(N-异丙基丙烯酰胺)/氧化石墨烯纳米复合水凝胶。Tong Zhen课题组采用粘贴法制备了“Janus”双层和多层聚丙烯酸/粘土复合水凝胶，层与层之间交联程度不同，在不同pH(或离子强度)溶液中呈现溶胀不同程度，导致多种变形。Zhu Meifang等人报道了具有双向变形性能的两面神热敏感水凝胶，该报道使用热敏性单体(N-异丙基丙烯酰胺)和粘土交联剂、采用粘贴法制备了两层交联程度不同的热敏感水凝胶。溶胀程度不同的两面神水凝胶由于溶胀时应变不匹配(各向异性形变)导致水凝胶发生形状改变(如弯曲等)，在软致动器等领域具有潜在的应用前景。另外，TanJiantao等利用超引力作用制备了具有防污性能和释菌性质的聚(甲基丙烯酸羟乙酯)/二氧化硅复合水凝胶。最近，LiuWenguang等人报道了一种两面神水凝胶粘合剂用于内部组织修复，该水凝胶粘合剂一面对湿生物组织具有强粘接性一面没有；这种两面神水凝胶粘接剂比传统的缝合术和传统的双面生物粘合剂均具有显著优点：传统的缝合术一方面极易对生物组织造成二次创伤，另一方面患者往往需要承受缝合线拆除时的疼痛；传统的生物粘合剂不仅对伤口具有粘合作用，对周围组织也有粘合作用，使用后易和外部周围组织发生粘连，术后粘连造成的术后炎症、肠阻塞等严重不良后果，常常需要二次手术，而两面神水凝胶不存在上述问题。

两面神水凝胶在多种应用中非常重要，但关于两面神水凝胶的研究还处于初步阶段，迄今具有导电-介电性质的两面神水凝胶的研究鲜有报道。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种低溶胀“Janus”导电水凝胶的制备方法。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种低溶胀“Janus”导电水凝胶的制备方法，包括：

配制聚乙烯醇-单宁酸混合溶液；

将聚乙烯醇-单宁酸混合溶液与海藻酸钠溶液混合均匀，得到聚乙烯醇-单宁酸-海藻酸钠混合溶液；

将聚乙烯醇-单宁酸-海藻酸钠混合溶液离心、静置分层，进行多次冷冻-熔融循环，得到水凝胶；

将水凝胶的上层浸泡在氯化钙溶液，得到低溶胀“Janus”导电水凝胶。