【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医学，尤其涉及一种高导电纳米复合水凝胶组合物及其制备工艺。
技术介绍
1、水凝胶作为一种柔软而湿润的材料，具有独特的柔韧性和高拉伸性等，在软体驱动、生物医学、组织工程等领域表现出卓越优势。其多孔结构和高含水特性使其具备低界面接触阻抗和与皮肤共形接触的优点，成为了柔性可拉伸电子设备理想的基底材料之一。
2、导电水凝胶因其独特电化学特性而备受关注。目前，主要通过结合导电聚合物、金属颗粒和碳基纳米填料赋予其导电性。纳米碳材料如石墨烯和碳纳米管因其高导电性、环境稳定性和优异的机械强度广泛应用于导电水凝胶中。然而，其疏水特性和与高分子材料的弱界面结合特性使其在凝胶网络中难以与亲水性水凝胶良好结合。
3、且现有技术未考虑到通过异原子掺杂对碳材料的界面特性进行改善，影响了水凝胶的相容性，进而影响了水凝胶的导电性。此外，现有技术未考虑到将无机氧化物纳米线均匀分散在水凝胶基体中，影响了水凝胶的刚度。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供一种高导电纳米复合水凝胶组合物及其制备工艺，用以克服现有技术中纳米碳材料的疏水特性和与高分子材料的弱界面结合特性导致的其在凝胶网络中难以与亲水性水凝胶良好结合的问题。
2、一方面，本专利技术提供一种高导电纳米复合水凝胶组合物，按重量份包括：
3、非金属元素掺杂纳米碳2-7份、金属氧化物纳米线2-7份、引发剂16-40份、丙烯酰胺单体1000份、水溶性高分子聚合物1000-10000份、去离子水1000
4、其中，非金属元素掺杂纳米碳为硫化石墨烯、硫化碳纳米管、硼掺杂石墨烯和磷掺杂碳纳米管中的任意一种；
5、所述硫化石墨烯和硫化碳纳米管均采用两步硫化掺杂以控制硫的掺杂位置和数量。
6、进一步地，所述金属氧化物纳米线为sno2、sio2、tio2、zro2中的任意一种。
7、进一步地，所述水溶性高分子聚合物包括：含有羟基和/或羧基的高分子聚合物。
8、进一步地，将所述非金属元素掺杂纳米碳和所述金属氧化物纳米线均匀分散在所述去离子水中以完成针对分散液a的制备。
9、进一步地，所述分散液a中，金属氧化物纳米线的浓度为2-8 mg/ml，非金属元素掺杂纳米碳的浓度为2-8 mg/ml。
10、进一步地，所述水溶性高分子聚合物和丙烯酰胺单体的质量比为1：0.1~1。
11、进一步地，将引发剂溶解在去离子水中以完成溶液b的制备，将水溶性高分子聚合物和丙烯酰胺单体加入所述分散液a中，分散均匀后再加入溶液b并搅拌均匀，以得到前驱体溶液；
12、所述前驱体溶液中丙烯酰胺与金属氧化物纳米线、非金属元素掺杂纳米碳质量比例为1:0.002~0.007：0.002~0.007；
13、分散液a与溶液b中去离子水的质量比为3:1。
14、进一步地，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种，在溶液 b 中引发剂的浓度为0.08-0.2 g/ml。
15、另一方面，本专利技术还提供一种上述高导电纳米复合水凝胶组合物的制备工艺，包括：
16、将非金属元素掺杂纳米碳和金属氧化物纳米线均匀分散在去离子水中以完成针对分散液a的制备；
17、将引发剂溶解在去离子水中以完成溶液b的制备；
18、将水溶性高分子聚合物和丙烯酰胺单体加入到所述分散液a中，分散均匀后再加入所述溶液b并搅拌均匀，以得到前驱体溶液；
19、将前驱体溶液倒入模具中，在热引发温度下持续热引发预设的引发时间，以得到高导电纳米复合水凝胶组合物；
20、其中热引发温度为50-90 ℃，引发时间为15-70min。
21、与现有技术相比，通过异原子掺杂改善碳材料的界面特性，提高了与水凝胶的相容性，使其在凝胶网络中与亲水性水凝胶良好结合。从而增强了与水凝胶的导电特性。
22、进一步地，无机氧化物纳米线具有较高的模量，均匀分散在水凝胶基体中可形成的网状结构以阻止基体的变形，从而增加整体材料的刚度。
23、进一步地，水溶性高分子聚合物和聚丙烯酰胺组成的水凝胶体系中添加非金属元素掺杂纳米碳和金属氧化物纳米线，构建高导电、高拉伸以及高韧性特性的纳米复合水凝胶组合物；非金属元素掺杂纳米碳和金属氧化物纳米线均匀分散于水凝胶分子网络体系中；非金属元素掺杂改变纳米碳电子结构提高电子迁移能力，同时与高分子链形成分子间相互作用力，改善纳米碳与高分子网络的界面结合强度，有效增强了水凝胶整体导电性。进一步地，金属氧化物纳米线可在高分子网络中形成增强基体从而分担拉伸过程产生的变形应力，有效减缓裂纹扩展，从而提高水凝胶的拉伸度和力学韧性。
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1.一种高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，按重量份包括：
2.根据权利要求1所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，所述金属氧化物纳米线为SnO2、SiO2、TiO2、ZrO2中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，所述水溶性高分子聚合物包括：含有羟基和/或羧基的高分子聚合物。
4.根据权利要求3所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，将所述非金属元素掺杂纳米碳和所述金属氧化物纳米线均匀分散在所述去离子水中以完成针对分散液A的制备。
5.根据权利要求4所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，所述分散液A中，金属氧化物纳米线的浓度为2-8 mg/mL，非金属元素掺杂纳米碳的浓度为2-8 mg/mL。
6.根据权利要求5所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，所述水溶性高分子聚合物和丙烯酰胺单体的质量比为1：0.1~1。
7.根据权利要求6所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，将引发剂溶解在去离子水中以完成溶液B的制备，将水溶性高分子聚
8.根据权利要求7所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种，在溶液 B 中引发剂的浓度为0.08-0.2 g/mL。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述高导电纳米复合水凝胶组合物的制备工艺，其特征在于，包括，
...【技术特征摘要】
1.一种高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，按重量份包括：
2.根据权利要求1所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，所述金属氧化物纳米线为sno2、sio2、tio2、zro2中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，所述水溶性高分子聚合物包括：含有羟基和/或羧基的高分子聚合物。
4.根据权利要求3所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，将所述非金属元素掺杂纳米碳和所述金属氧化物纳米线均匀分散在所述去离子水中以完成针对分散液a的制备。
5.根据权利要求4所述的高导电纳米复合水凝胶组合物，其特征在于，所述分散液a中，金属氧化物纳米线的浓度为2-8 mg/ml，非金属元素掺杂纳米碳的浓度为2-8 mg...
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