【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物材料，具体涉及纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法及应用。
技术介绍
1、当今，随着人工智能、人机交互、元宇宙等领域的迅速崛起，可穿戴式设备受到了越来越多的关注和青睐。然而，大部分导电水凝胶不仅存在低韧性、低粘性、不可愈合和透明性差的缺陷，且其制备成本高、生物降解性及生物相容性差，使得导电水凝胶在柔性可穿戴设备领域的应用仍面临着巨大挑战。为了增强水凝胶的传导性，研究人员将各种先进导电材料引入到水凝胶中，如碳或碳化物(碳纳米管、石墨烯)纳米材料、金属纳米粒子(银纳米粒子)、导电聚合物(聚吡咯、聚苯胺)等。但这些材料的添加通常会导致水凝胶表现出不透明或单一透明度的性质，这很难满足极速发展的人机交互的可视化需求。另外，这也对环境产生了较大的压力与负担。此外，水凝胶的高韧性、高回弹性是水凝胶迅速响应电信号的基础，即使强度大但韧性差的水凝胶也难以在柔性可穿戴设备领域具有良好的表现。近年来，有研究者通过霍夫曼斯特效应和溶剂交换策略来增强水凝胶的机械性能，但通常所添加的大量有机溶剂和高浓度盐离子对人体有着潜在的毒性和刺激。
2、最近，人们对柔性防伪材料的研究投入巨大，但传统防伪策略很容易被模仿和识别，使人们难以应对伪造技术的困境。外界刺激响应水凝胶依靠其出色的柔韧性、简易的防伪策略在防伪材料领域表现出巨大潜力。变色水凝胶的防伪策略指变色水凝胶在正常情况下表现出了不可见的信息或伪造的信息，而经过特定的刺激后表现出了人们所期待的信息，这种防伪策略的优势在于其高度的可定制性和难以复制的特性。然而，人们对防伪水凝
3、羧甲基纤维素是纤维素醚类中产量最大、最方便使用的一种纤维素衍生物。羧甲基纤维素保留了天然纤维素的高透明度、可再生、可降解、高吸水性等多种优势，以及其良好的生物相容性和生物可降解性在水凝胶柔性传感材料领域表现出巨大潜力。与其他刚性电子产品相比，羧甲基纤维素表现出的灵活性、柔韧性等优点使其在柔性可穿戴设备领域的表现更具优势。所以，羧甲基纤维素的独特优势使其在能源储存、能源采集、人机界面单元和柔性电子器件方面显示出了良好的应用潜力。然而，目前这种羧甲基纤维素基水凝胶材料仅被用于导电材料方面的研究，在防伪材料及柔性电子皮肤传感器研究较少。所以，开发一种具有良好生物相容性和生物降解性能的环境友好型高强度导电、防伪水凝胶材料，将是未来柔性电子材料发展的主要研究方向。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法及应用，具有温度响应性和压力响应性，还具有优良的电学和力学性能、黏附性、可愈合性和生物相容性，且原料价廉易得，制备操作简单，在柔性防伪材料与柔性可穿戴设备等领域具有潜在的市场应用前景。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1，对纤维素基高分子盐分散液进行加热得到纤维素基高分子盐溶液；
5、步骤2，在步骤1获得的纤维素基高分子盐溶液中加入共聚单体、交联剂和引发剂进行自由基聚合，得到温度压力双响应型导电水凝胶。
6、所述的纤维素基高分子盐溶液为羧甲基纤维素钠溶液。
7、所述的羧甲基纤维素钠溶液，其制备方法包括以下步骤：
8、将羧甲基纤维素钠粉末加入到装有蒸馏水的三颈烧瓶中，水浴加热，保护气体氛围下持续剧烈搅拌30min，冷却至室温得到羧甲基纤维素钠溶液。
9、所述的羧甲基纤维素钠与蒸馏水的质量比为1:8~33；
10、所述的水浴加热温度为50~80℃；
11、所述的保护气体为氮气；
12、所述的持续剧烈搅拌，速度为400~800r/min。
13、所述的共聚单体为丙烯酰胺和丙烯酸；
14、所述的交联剂为n,n’-亚甲基双丙烯酰胺；
15、所述的引发剂为过硫酸钾。
16、纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
17、向羧甲基纤维素钠溶液中加入丙烯酰胺、丙烯酸、n,n’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾，充分搅拌得到反应前驱体溶液，于60~80℃下进行自由基聚合反应4~8h，得到温度压力双响应型导电水凝胶。
18、所述的羧甲基纤维素钠和丙烯酰胺质量比为1：0.8~15
19、所述的丙烯酰胺和丙烯酸质量比为1:0.5~2；
20、所述的丙烯酰胺和n,n’-亚甲基双丙烯酰胺质量比为1:0.0004~0.001；
21、所述的丙烯酰胺和过硫酸钾质量比为1:0.003~0.008；
22、纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶在防伪、隐蔽材料方面的应用。
23、纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶在柔性可穿戴式传感器上的应用。
24、本专利技术的有益效果是：
25、1）具有良好的力学机械性能、抗疲劳性、可拉伸性、自粘附性、自愈合性和导电性能；
26、2）表现出了上临界溶液温度特性，且具有温度，压力双重响应特性，可用于防伪材料、隐蔽材料等领域；
27、3）能在较宽的应变范围内保持着稳定的应变灵敏度，具有优异的稳定性和可循环性。且将其用作可穿戴电子设备能够有效地监测人体运动、情绪变化、生理信号、语言等;
28、4）其原材料价格低廉，容易获得。采用“可持续一锅合成法”，合成过程简单、高效，产物具有无毒性、生物相容性和生态友好性。自然生物资源的可持续和高价值利用有望实现，并为开发绿色生物基柔性电子材料提供了新的建议。
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1.纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的纤维素基高分子盐溶液为羧甲基纤维素钠溶液。
3.根据权利要求2所述的纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的羧甲基纤维素钠溶液，其制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，
8.纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶在防伪、隐蔽材料方面的应用。
9.纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶在柔性可穿戴式传感器上的应用。
【技术特征摘要】
1.纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的纤维素基高分子盐溶液为羧甲基纤维素钠溶液。
3.根据权利要求2所述的纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的羧甲基纤维素钠溶液，其制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的纤维素基温度压力双响应型导电水凝胶的制备方法，其特征在于，<...
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