【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物柔性传感，具体涉及一种基于改性mxene的自修复导电水凝胶及其制法与应用。
技术介绍
1、随着科技的高速发展和可穿戴电子设备需求的不断增长，柔性传感器尤其是水凝胶柔性传感器因具有柔韧、便捷、可修复、可弯曲、可穿戴等特点而备受关注。水凝胶是一种包含大量水或离子液体的三维网络结构。传统水凝胶自身机械性能弱、导电性差、在外力作用破损后无自我修复功能且灵敏度低，所以在实际应用中往往需要提高水凝胶基础性能、改进水凝胶制备方法从而扩展其使用场景。并且水凝胶柔性传感器在温度、湿度、压力等环境下，会造成数据采集、传输和分类的偏差，可能会误导和错误地判断后续的数据分析和分析相关操作，并干扰整个设备的运行。所以，以水凝胶为柔性材料制备新型柔性传感器，往往需要良好的网络结构和交联方式，以及其他材料来提高水凝胶的基础性能，进而制备高性能、多功能的水凝胶，以满足人类长期直接接触的各种需求。优良的力学性能是柔性传感器在大变形和复杂载荷下保持功能和结构完整性的关键，其中，构筑双网络水凝胶是一种制备高性能柔性传感器简单有效的方法。
2、mxene是近年来新兴起来的二维纳米材料，具有优异的导电性、丰富的端基、独特的层状结构、较大的比表面积和亲水性等特点。mxene隶属二维过度金属碳(氮)化物，其化学通式为mn+1xntx，其中，n＝1-3，m代表早期过渡金属，如ti、zr、v、mo等；x代表c或n元素，tx为表面基团，通常为-oh，＝o，-f。近年来，mxene基水凝胶作为一种创新的材料在传感器领域受到广泛关注。现有研究证实，高导电
3、因此，如果能研制出一种兼具优异的机械性能、自修复性能、导电性能和传感性能的抗氧化mxene基水凝胶材料，对新型mxene基水凝胶柔性传感器的研发具有重要意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种用于制备双网络自修复导电水凝胶的改性mxene。本专利技术研究发现，采用单宁酸对mxene进行修饰，可有效提高mxene的抗氧化性能，解决mxene易氧化的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、用于制备双网络自修复导电水凝胶的改性mxene，使用抗氧化剂对mxene进行改性，获得所述改性mxene；所述抗氧化剂为单宁酸。
4、进一步，所述mxene为单层片状结构，所述mxene的化学式为ti3c2。
5、本专利技术的目的之二在于提供一种前述双网络自修复导电水凝胶的制备方法。
6、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
7、前述双网络自修复导电水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
8、(1)将单宁酸与mxene溶液混合，反应得到改性mxene；
9、(2)将甘草酸和聚乙烯醇混合，反应得到ga/pva混合溶液；
10、(3)将步骤(1)所得改性mxene与borax溶液混合，获得ta/mxene/borax混合溶液；将步骤(2)所得ga/pva混合溶液加入所述ta/mxene/borax混合溶液中，得到物理-化学双网络自修复导电水凝胶。
11、进一步，步骤(1)中，单宁酸与mxene的质量比为1：0.8-1.5，优选为1：1；
12、和/或步骤(1)中，改性mxene的浓度为4-10mg/ml，优选为5mg/ml；
13、和/或步骤(1)中，反应条件为：在室温条件下，超声反应8-15min，搅拌反应10-24h；优选为：在室温条件下，超声反应10min，搅拌反应12h。
14、进一步，步骤(1)中，加入tris溶液进行反应。
15、进一步，步骤(2)中，所述ga/pva混合溶液的浓度为1.8％-2.5％，优选为2％；
16、和/或步骤(2)中，反应条件为80-100℃搅拌反应0.5-2h，优选为90℃搅拌反应1h；
17、和/或步骤(2)中，所述聚乙烯醇为浓度为10％的聚乙烯醇水溶液；
18、进一步，所述ga/pva混合溶液和所述改性mxene的体积比为3：1，所述ga/pva混合溶液和所述borax溶液的体积比为3：1；
19、和/或所述borax溶液的浓度为3％-5％，ph为9-12，优选为浓度为4％，ph为10。
20、进一步，步骤(3)中，所述自修复导电水凝胶的成胶时间为45-120min，优选为90min。
21、作为优选，mxene采用如下方法进行制备：
22、(1)刻蚀ti3alc2：室温下，将lif溶于浓度为9m的hcl溶液中，搅拌反应20min；缓慢加入ti3alc2，35℃下保持搅拌24h，得到混合物；
23、(2)高速离心：将步骤(1)所得混合物在3500转下离心5min，弃掉上清液保留底液并加入1m hcl；在3500转下离心5min，弃掉上清液保留底液，水洗调节ph>5；在氮气条件下冰浴超声1h至分散均匀，最后3500转离心收集上层液体，得到mxene悬浮液。
24、作为优选的实施案例，步骤(1)中，改性mxene的制备方法如下：
25、将ta与mxene溶液混合后，加入tris溶液；在室温条件下，超声反应10min后，避光搅拌反应12h，得到ta/mxene悬浮液，即改性mxene溶液。
26、本专利技术的目的之三在于提供一种采用前述制备方法制得的双网络自修复导电水凝胶。
27、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
28、采用前述制备方法制得的双网络自修复导电水凝胶。
29、进一步，所述双网络自修复导电水凝胶具有物理-化学双网络水凝胶体系；甘草酸、聚乙烯醇和borax结合，在ga自组装的非共价键与pva-borax的硼酸酯键共同作用下发生化学交联，形成双网络体系。
30、进一步，所述改性mxene在水凝胶中形成三维网络结构。
31、进一步，所述改性mxene为纳米级。
32、进一步，所述双网络自修复导电水凝胶的自修复时间为5min-180min，自修复率为90％-98％。
33、该双网络自修复导电水凝胶可以在5min内快速愈合，2h完全修复。
34、本专利技术的目的之四在于提供一种前述改性mxene和/或前述双网络自修复导电水凝胶在制备多功能水凝胶柔性传感器中的应用。
35、本专利技术采用具有良好自组装行为和生物相容性的天然甘草酸与各项性能优异的聚乙烯醇构建物理-化学双网络水凝胶体系，并引入新型二维纳米材料mxene构建水凝胶柔性传感器。其一，甘草酸可以改善水凝胶的机械性能，提高其生物相容性与抗菌性，同时改善传统水凝胶的刚性结构特征。其二，本专利技术利用ga自组装的非共价键与pva-borax的硼酸酯键的共同作用，使水凝本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于制备双网络自修复导电水凝胶的改性MXene，其特征在于，使用抗氧化剂对MXene进行改性，获得所述改性MXene；所述抗氧化剂为单宁酸。
2.根据权利要求1所述的改性MXene，其特征在于，所述MXene为单层片状结构，所述MXene的化学式为Ti3C2。
3.权利要求1中所述的双网络自修复导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，单宁酸与MXene的质量比为1：0.8-1.5；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述GA/PVA混合溶液的浓度为1.8％-2.5％；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述GA/PVA混合溶液和所述改性MXene的体积比为3：1，所述GA/PVA混合溶液和所述Borax溶液的体积比为3：1；
7.采用权利要求3-6任一项所述的制备方法制得的双网络自修复导电水凝胶。
8.根据权利要求7所述的双网络自修复导电水凝胶，其特征在于，所述双网络自修复导电水凝胶具有
9.根据权利要求7所述的双网络自修复导电水凝胶，其特征在于，所述双网络自修复导电水凝胶的自修复时间为5min-180min，自修复率为90％-98％。
10.权利要求1-2任一项所述的改性MXene和/或权利要求7-9任一项所述的双网络自修复导电水凝胶在制备多功能水凝胶柔性传感器中的应用。
...【技术特征摘要】
1.用于制备双网络自修复导电水凝胶的改性mxene，其特征在于，使用抗氧化剂对mxene进行改性，获得所述改性mxene；所述抗氧化剂为单宁酸。
2.根据权利要求1所述的改性mxene，其特征在于，所述mxene为单层片状结构，所述mxene的化学式为ti3c2。
3.权利要求1中所述的双网络自修复导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，单宁酸与mxene的质量比为1：0.8-1.5；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述ga/pva混合溶液的浓度为1.8％-2.5％；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述ga/pva混合溶液和所述改性mxene的体积比...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓玲，李金平，黄文俊，向慧敏，刘娜，
申请(专利权)人：重庆科技大学，
类型：发明
国别省市：
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