[发明专利]一种柔性共晶凝胶及其制备方法和应用、应变传感器

说明书

本发明涉及应变传感器技术领域，尤其涉及一种柔性共晶凝胶及其制备方法和应用、应变传感器。本发明提供了一种柔性共晶凝胶的制备方法，包括以下步骤：提供共晶溶剂，所述共晶溶剂包括氢键受体和氢键供体；将所述共晶溶剂进行稀释后，向稀释共晶溶剂中依次加入聚乙烯醇和凝胶增强剂，得到均质混合溶液；将所述均质混合溶液倒入模具中，依次重复进行冷冻和解冻，得到所述柔性共晶凝胶。利用本发明所述的制备方法制备得到的柔性共晶凝胶兼具高热稳定性、低挥发性以及高电导率。

技术领域

本发明涉及应变传感器技术领域，尤其涉及一种柔性共晶凝胶及其制备方法和应用、应变传感器。

背景技术

水凝胶是一种具有三维聚合物网络结构的固体状凝胶，其水相能够快速扩散，使其具有类似液体的输运特性。同时，水凝胶还具有生物相容性和柔韧性，是医疗诊断、节能储能、组织工程以及可穿戴电子皮肤等领域的理想候选材料。但是几乎所有的水凝胶都不能抵抗高温或者低温环境，尤其是在高温下易失水失活、而在低温下易凝固冻结的缺点严重阻碍了水凝胶的长期有效性。

近年来，人们通过添加纳米粒子或者制备互穿网络结构来提升水凝胶的机械性能，但水凝胶的高低温稳定性并未得到显著改善。此外，研究者提出了利用有机凝胶和离子凝胶来代替水凝胶的思路以拓展其应用范围，然而，有机凝胶存在易挥发、毒性和低电导率等缺点；离子凝胶也面临热稳定性差、易吸水失活的困境，且价格昂贵。

因此，制备得到兼具热稳定性能高、挥发性低以及电导率高的水凝胶仍然是一项极具挑战性的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性共晶凝胶及其制备方法和应用、应变传感器，利用本发明所述的制备方法制备得到的柔性共晶凝胶兼具高热稳定性、低挥发性以及高电导率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种柔性共晶凝胶的制备方法，包括以下步骤：

提供共晶溶剂，所述共晶溶剂包括氢键受体和氢键供体；

将所述共晶溶剂进行稀释后，向稀释共晶溶剂中依次加入聚乙烯醇和凝胶增强剂，得到均质混合溶液；

将所述均质混合溶液倒入模具中，依次重复进行冷冻和解冻，得到所述柔性共晶凝胶。

优选的，所述氢键受体为季铵盐；

所述氢键供体为尿素、多元醇、糖和有机酸中的一种或几种；

所述氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:1或1:2。

优选的，所述稀释采用的稀释剂为有机溶剂，所述有机溶剂为无水乙醇、二甲基亚砜和二甲基酰胺中的一种或几种；

所述共晶溶剂与所述有机溶剂的体积比为(1～10)：1。

优选的，所述聚乙烯醇的数均分子量为1000～2600、57000～66000、77000、88000～97000或130000；

所述聚乙烯醇在所述均质混合溶液的质量分数为5％～10％；

加入所述聚乙烯醇后，还包括对得到的混合液进行搅拌；

所述搅拌的温度为90℃，转速为2000～4000rpm，时间为60～120min。

优选的，所述凝胶增强剂为明胶、果胶和黄原胶中的一种或几种；

所述凝胶增强剂与所述聚乙烯醇的质量比为(25～100)：100。

优选的，所述冷冻的温度为-50～-30℃，保温时间为6～24h；

所述解冻的温度为室温，保温时间为6～24h。

优选的，所述冷冻和解冻的重复次数为3次。