【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于但不限于水凝胶，尤其涉及一种坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法。
技术介绍
1、在材料科学领域，水凝胶因其高含水量、柔软性和生物相容性，被广泛应用于生物医学、电子器件和软体机器人等多个领域。然而，传统水凝胶通常存在机械性能差、脆性高和加工困难等问题，限制了其在实际应用中的广泛使用。为了解决这些问题，研究者们致力于开发具有优异机械性能、透明性和黏附性的水凝胶材料，以拓宽其应用场景。
2、近年来，超分子水凝胶因其通过非共价键(如氢键、范德华力、π-π相互作用等)形成的网络结构，引起了广泛的关注。超分子相互作用不仅赋予了水凝胶良好的可修复性和自愈能力，还使其能够在较低能耗下进行加工和再成型。同时，通过优化超分子作用力的设计，可以增强材料的机械性能、提高其黏附性并赋予其一定的透明度，这使得超分子水凝胶在生物医用粘合剂、柔性电子设备和智能材料等领域展现出巨大的应用潜力。
3、当前，已有多种超分子水凝胶的制备方法被提出，例如通过多重氢键相互作用或主-客体化学形成的水凝胶体系。然而，这些水凝胶往往在黏附性或机械性能方面存在不足，难以同时满足坚韧、透明和黏附的要求。例如，部分水凝胶在高应力下易发生断裂，或其透明性受材料结构影响较大。此外，现有的加工方法通常复杂且效率不高，难以实现水凝胶的大规模应用。
4、鉴于上述分析，现有技术存在的急需解决的技术问题为：如何开发一种同时具备坚韧性、透明性和黏附性的超分子水凝胶，并优化其加工方法以简化制备过程、提高效率。
技术实现
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，利用超分子相互作用和特殊的网络设计，使材料在保持良好透明度的同时，展现出优异的机械性能和黏附性，从而为实际应用提供了更为广泛的选择。
2、本专利技术是这样实现的，一种坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，包括：
3、步骤一，制备特定形状的超分子水凝胶前驱体；
4、步骤二，将制备的前驱体在水中溶解；
5、步骤三，在低温条件下冰冻；
6、步骤四，将冰冻后的超分子水凝胶在空气或者干燥的惰性气体中静置；
7、步骤五，将得到的水凝胶进行裁剪、折叠，加工成另外的形状；
8、步骤六，将加工后的水凝胶在含酸的营养液中溶胀，得到最后的水凝胶。
9、进一步，步骤一中制备制备特定形状的超分子水凝胶聚合物前驱体包括多聚糖、聚乙烯醇、缩氨酸、聚乙二醇、聚乳酸。所述的超分子水凝胶聚合物在前驱体、水溶液的作用下，加热生成。
10、进一步，前驱体包括脂多糖、peptides ubiquitin、聚乳酸(mw～60,000)、pva(mw～88000)、pva 1799型、pva (mw～61000)的一种或多种；所述的加热温度为10℃-80℃。
11、进一步，步骤一中的超分子水凝胶的制备方法前驱体和水溶液的摩尔比为9:1，5:1，3:1，0.5:1。
12、进一步，步骤二中的水溶解时间为1小时-24小时。
13、进一步，步骤三中在低温下操作，所用的制造低温工具为冰柜或者冰箱等工具。
14、进一步，步骤四中惰性干燥气体为氮气、氦气、氩气中的一种或者多种，室温干燥。
15、进一步，步骤五中在室温下操作，所用的裁剪工具为剪刀或者切割机等工具。
16、进一步，步骤六中所述的有机酸包含己二酸，癸二酸，辛二酸，十二烷二酸的一种或多种。
17、进一步，步骤六中所述的含酸营养液的制备方法有机酸和水溶液的摩尔比为99：1、99.9：0.1、99.99：0.01。
18、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
19、第一、本专利技术提出了一种基于超分子策略来制备坚韧、透明且具有黏附性的水凝胶。该方法使用单宁酸(ta)作为核心材料，形成高密度的超分子网络，从而赋予水凝胶优异的机械性能和多功能特性。首先，通过冷冻-解冻循环制备聚乙烯醇(pva)水凝胶，随后将其浸泡在高浓度的单宁酸溶液中。ta中的多酚基团与pva链中的羟基相互作用，构建了一个紧密的超分子网络。同时，ta溶液的高渗透压进一步压缩了pva链，形成了具有高度强韧性的氢键网络结构。
20、这种高密度的超分子网络赋予了水凝胶卓越的机械性能，使其在应力作用下表现出极强的抗破裂能力。此外，紧凑的网络结构消除了相界，从而增强了水凝胶的透明性，使光线能够顺利穿过。同时，水凝胶中丰富的羟基和酚基赋予了其良好的黏附性，能够与多种基材表面紧密结合。通过这种方法制备的水凝胶不仅坚韧、透明且具有黏附性，而且由于pva和ta均具有良好的生物相容性和可降解性，未来在生物医学领域(如外科缝合线和隐形眼镜)具有广阔的应用前景。
21、本专利技术通过采用超分子策略，利用单宁酸(ta)与聚乙烯醇(pva)形成的高密度超分子网络，显著提升了水凝胶的机械性能、透明性和黏附性。首先，超分子相互作用赋予了水凝胶优异的韧性，密集的氢键网络使材料能够在较高的应力作用下保持结构稳定，避免破裂。此外，超分子网络的紧密结构消除了材料内部的相界，从而大幅提高了水凝胶的透明性，保证了光线的顺利通过。
22、通过本专利技术的加工方法，水凝胶还具有出色的黏附性。ta中的多酚基团与pva链中的羟基相互作用，形成了丰富的氢键网络，使水凝胶能够在不同基材表面实现稳定的黏附效果。这一特性大大拓宽了水凝胶的应用范围，特别是在生物医学和柔性电子设备等领域。
23、与现有技术相比，本专利技术采用了简单且环保的水凝胶加工方法，避免了高温、复杂的化学处理或有机溶剂的使用。利用低成本的生物材料如pva和ta，本专利技术不仅提高了材料的可加工性，还具有良好的生物相容性和可降解性，符合当前环保政策的要求。此外，超分子网络的可逆性赋予了材料良好的自修复能力，进一步延长了其使用寿命。
24、因此，本专利技术在生物医学器械、电子元件封装以及其他要求高性能材料的应用领域具有广泛的应用前景。
25、第二，作为本专利技术的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：
26、(1)本专利技术的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：
27、本专利技术的超分子水凝胶技术因其独特的坚韧性、透明性和黏附性，具备广泛的商业应用潜力，尤其在生物医学、柔性电子设备和智能材料等高附加值领域。转化后的预期收益包括以下几个方面：1.医用领域：水凝胶作为手术缝合材料、伤口敷料以及隐形眼镜等医用器材，凭借其良好的生物相容性和机械性能，可广泛应用于各类临床治疗中，预计将显著提升手术安全性与患者舒适度。此外，水凝胶的可降解性与自修复特性能够减少二次手术或更换材料的需求，降低医疗成本。2.电子设备：由于本专利技术的水凝胶兼具透明性和黏附性，且具有自修复能力，能够作为柔性电子元件的封装材料。其透明性使其适合用于触摸屏、防水电子器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤一中制备制备特定形状的超分子水凝胶聚合物前驱体包括多聚糖、聚乙烯醇、缩氨酸、聚乙二醇、聚乳酸，超分子水凝胶聚合物在前驱体、水溶液的作用下，加热生成。
3.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，前驱体包括脂多糖、Peptides Ubiquitin、聚乳酸、PVA、PVA 1799型、PVA的一种或多种；所述的加热温度为10℃-80℃。
4.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤一中的超分子水凝胶的制备方法前驱体和水溶液的摩尔比为9:1，5:1，3:1，0.5:1。
5.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤二中的水溶解时间为1小时-24小时。
6.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤三中在低温下操作，所用的制造低温工具为冰柜或
7.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤四中惰性干燥气体为氮气、氦气、氩气中的一种或者多种，室温干燥。
8.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤五中在室温下操作，所用的裁剪工具为剪刀或者切割机等工具。
9.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤六中所述的有机酸包含己二酸，癸二酸，辛二酸，十二烷二酸的一种或多种。
10.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤六中所述的含酸营养液的制备方法有机酸和水溶液的摩尔比为99：1、99.9：0.1、99.99：0.01。
...【技术特征摘要】
1.一种坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤一中制备制备特定形状的超分子水凝胶聚合物前驱体包括多聚糖、聚乙烯醇、缩氨酸、聚乙二醇、聚乳酸，超分子水凝胶聚合物在前驱体、水溶液的作用下，加热生成。
3.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，前驱体包括脂多糖、peptides ubiquitin、聚乳酸、pva、pva 1799型、pva的一种或多种；所述的加热温度为10℃-80℃。
4.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤一中的超分子水凝胶的制备方法前驱体和水溶液的摩尔比为9:1，5:1，3:1，0.5:1。
5.如权利要求1所述的坚韧、透明且黏附的超分子水凝胶的加工方法，其特征在于，步骤二中的水溶解时间为...
【专利技术属性】
技术研发人员：王真珍，周小状，吴俊恩，崔家喜，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。