【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种非对称性粘附水凝胶的制备方法和凝胶电极界面的应用，属于凝胶电极材料领域。
技术介绍
1、在人体生理指标的多种传感机制中，电生理信号可以迅速且准确反映人体内部组织或器官的生理状态，在运动监测和数字健康个性化指导方面具有明显的优势，并且可穿戴器件的便携性突破了传统大型设备的采集场景限制。电生理信号主要产自于具有电活性的细胞，其跨膜电位发生变化后，电信号通过离子导电从组织间传导至表皮，再经由电极界面材料与皮肤和电极形成的电耦合界面传导至传感器，即可实现生物电子学和电子学之间的信号传输。其中电生理信号主要有脑电信号、心电信号和肌肉电信号，对电生理信号进行监测可以辅助诊断多种疾病，例如心率失常、心肌梗死、脑梗以及神经损伤等疾病，并且监测电生理信号可以对运动员的训练状态进行干预和指导，结合高科技仪器和可穿戴设备对运动员体能分配、运动技术、发力方式等技术面进行全方位监控和指导，制订个性化的训练方案，助于全面提升运动员的竞技能力与水平。随着柔性可穿戴运动监测设备需求的迅猛发展，用于连续辅助高水平运动员竞技训练的设备逐渐集成化以及便携化，对电生理信号监测设备的多重应用场景提出了更高的要求。
2、电极界面材料是电生理信号采集系统的重要组成部分，而采集系统主要由传感器、电极和电极界面组成，柔性电极界面材料作为电极与皮肤界面重要的连接部分，发挥着重要的信号耦合与传输作用，硬质的金属电极与柔软的皮肤组织接触时存在明显的机械失配，电极无法适应皮肤的小范围伸缩，易导致运动伪影和基线漂移的产生，显著降低信号的保真度。而水凝胶电极界
3、现有技术中，应用于电生理信号监测的电极界面材料多为无抗湿性能的导电凝胶，在设计过程中忽视了实际运动过程中汗液等生物流体的影响，导致凝胶易吸水溶胀且不可逆的失去粘附性能，显著降低信号采集质量和保真度。
4、为解决以上问题，本专利技术从“科学辅助竞技训练”的实际需求出发，提出一种基于反转调控策略一步合成非对称性抗湿粘附水凝胶界面材料，并用于表面高保真度肌电信号采集，实现在实际运动过程中对运动员的竞技训练状态进行连续监测，并分析其运动模式和生理指标，预防运动损伤以及全面提高运动员成绩。
技术实现思路
1、为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种非对称性粘附水凝胶的制备方法，本专利技术的技术方案是：
2、一种非对称性粘附水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将表面活性剂和助熔剂在60～80℃的搅拌下充分后溶于去离子水中，之后加入疏水单体搅拌至完全溶解，然后加热搅拌0.5～1.5h获得透明的表面活性剂-疏水单体胶束溶液；
4、(2)在样品瓶中加入两种亲水单体、交联剂和纳米二氧化硅，之后加入由六水合三氯化铁的溶解形成的水溶液后混合均匀至均相；最后加入胶束溶液充分搅拌获得凝胶前驱液a；
5、(3)将过硫酸铵溶液溶于水中制得引发剂溶液，所述引发剂溶液的浓度为0.1mmol/l～0.3mmol/l；向步骤(2)中的凝胶前驱液a中后加入引发剂溶液并倒入亲水模具中，静置2～6分钟即获得底面为疏水弱粘附、顶面为亲水强粘附的非对称性粘附水凝胶；
6、(4)最后用去离子水对非对称性粘附水凝胶表面进行清洗以去除残余单体。
7、在所述的步骤(1)中，所述表面活性剂与助熔剂的摩尔比为1.5:1～2:1；所述表面活性剂和疏水单体的摩尔比为5:1～15:1。
8、所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化铵的一种；所述疏水单体为丙烯酸壬酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸亚油酯的一种。
9、两种所述的亲水单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和丙烯酸羟丙酯，所述的交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺；两种亲水单体的摩尔比为2.5:1～3.5:1。
10、所述的六水合三氯化铁和纳米二氧化硅的质量比为2:1～4:1所述丙烯酸羟丙酯与交联剂摩尔比为20:1～25:1。
11、所述的引发剂为过氧化苯甲酰、过硫酸铵或过氧化叔丁酰中的一种。
12、所述的亲水性模具用于反转调控凝胶界面性质，该亲水性模具为玻璃模具、金属模具或柔性pet薄膜模具。
13、所述的亲水性模具还包括部分疏水性模具，该部分疏水性磨具为ptfe、蜡和柔性pdms薄膜模具中的一种。
14、一种非对称性粘附水凝胶，通过所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法制备而成。
15、一种非对称性粘附水凝胶在表面电极系统的应用，在表面肌电监测过程中，非对称粘附凝胶的强粘附面与皮肤接触形成稳定的共形粘附，弱粘附面与agcl/ag金属电极相接建立电耦合界面实现表面肌电信号采集。
16、本专利技术的优点是：
17、1、具有较好的抗湿粘性，相比于现有凝胶电极极易吸水和不可逆失去粘附性能，该非对称凝胶可以湿环境下保持高于25db的高质量连续肌电采集。
18、2、在未引入导电聚合物和导电填料的基础上，仅依靠内部自由离子的移动实现较高的离子电导率(0.89s/m)(如图8所示)。并且其阻抗值(50.34kω)在1hz时比商用凝胶(179.9kω)低了3.578倍(如图7所示)。因其优异的电学性能和粘附性能，在肌电监测中展现出优异的信噪比(38.81db)，比商用凝胶(23.19db)高了1.67倍(如图10所示)。
19、3、合成的凝胶具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，所述表面活性剂与助熔剂的摩尔比为1.5:1～2:1；所述表面活性剂和疏水单体的摩尔比为5:1～15:1。
3.根据权利要求2所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化铵的一种；所述疏水单体为丙烯酸壬酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸亚油酯的一种。
4.根据权利要求1所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，两种所述的亲水单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和丙烯酸羟丙酯，所述的交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；两种亲水单体的摩尔比为2.5:1～3.5:1。
5.根据权利要求4所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的六水合三氯化铁和纳米二氧化硅的质量比为2:1～4:1所述丙烯酸羟丙酯与交联剂的摩尔比为20:1～25:1。
6.根据权利要求1或2所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，所
7.根据权利要求1或2所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的亲水性模具用于反转调控凝胶界面性质，该亲水性模具为玻璃模具、金属模具或柔性PET薄膜模具。
8.根据权利要求1或2所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的亲水性模具还包括部分疏水性模具，该部分疏水性磨具为PTFE、蜡和柔性PDMS薄膜模具中的一种。
9.一种非对称性粘附水凝胶，通过权利要求1至8任意一项所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法制备而成。
10.一种非对称性粘附水凝胶在表面电极系统的应用，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，所述表面活性剂与助熔剂的摩尔比为1.5:1～2:1；所述表面活性剂和疏水单体的摩尔比为5:1～15:1。
3.根据权利要求2所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化铵的一种；所述疏水单体为丙烯酸壬酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸亚油酯的一种。
4.根据权利要求1所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，两种所述的亲水单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和丙烯酸羟丙酯，所述的交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺；两种亲水单体的摩尔比为2.5:1～3.5:1。
5.根据权利要求4所述的非对称性粘附水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李风煜，
申请(专利权)人：中科卓智深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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