【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料的，具体涉及一种导电枝晶复合凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着柔性智能器件的兴起及其广泛应用，柔性可穿戴设备的开发受到了越来越多的关注。水凝胶作为一种由聚合物和水构成的三维软材料，因其与人体组织相似的特性以及良好的生物相容性，被视为柔性器件可靠的基体材料。目前，导电水凝胶主要分为离子导电型和电子导电型两种类型。提高凝胶导电性的常用策略包括采用导电聚合物或添加导电填料。然而，这些电子导电填料通常需要在所需凝胶前驱液中进行分散，并在聚合和交联之前经过额外的超声处理。因此，上述方法存在以下不足之处：
2、1)疏水性填料容易在水性前驱液中团聚，从而导致填料分布不均匀，进而造成弱化的聚合物基体-填料相互作用；2)通过加入纤维素纳米纤维、聚多巴胺及表面活性剂等添加剂以促进填料分散的方法，使得体系变得更加复杂；3)一些导电填料可能会干扰聚合过程，其刚性的性质也会恶化水凝胶的拉伸性能。尽管离子导电填料通常不存在上述问题，但现有开发出的导电水凝胶往往面临着低效能的问题。
3、因此，在不损害凝胶机械性能的前提下，如何在其内部构建一种简单且高效能通路仍然是当前亟待解决的重要问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种导电枝晶复合凝胶及其制备方法与应用。本专利技术采用水凝胶作为基体，在凝胶内部原位沉积金属锡枝晶，以构建导电通路，从而制备出导电枝晶复合凝胶。
2、在本设计体系中，利用水凝胶骨架的亲水性吸引亚锡离子，从
3、本专利技术的技术方案如下：
4、一种导电枝晶复合凝胶的制备方法，包括如下步骤：
5、1)将乙烯基单体、光引发剂、交联剂超声分散于水中，得到聚合物预聚液，随后在紫外光(365nm)照射下，引发聚合反应以形成水凝胶；
6、乙烯基单体选自：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、丙烯酰胺(am)、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵(sbaa)、3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐(sbma)、二甲基-(4-乙烯基苯基)丙烷磺酸铵(dvbaps)或3-(1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑-3-鎓)丙烷-1-磺酸盐(vbips)等单体分子，优选3-(1-(4-乙烯基苄基)-1h-咪唑-3-鎓)丙烷-1-磺酸盐(vbips)；
7、光引发剂选自：2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮(2959)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173)、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮(907)、1-羟基环己基苯甲酮(184)或2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(tpo)，优选2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮(2959)；
8、交联剂选自：n,n-二甲基丙烯酰胺(dmaa)、n,n-亚甲基双丙烯酰胺(mba)等含有2个以上双键的分子；
9、优选聚合物预聚液中，乙烯基单体的含量为1～8mmol/ml，光引发剂的含量为0.1～1wt％，交联剂的含量为0.05～2wt％；
10、聚合反应的温度为室温，时间为0.5～12h；
11、2)将步骤1)所得水凝胶用氯化亚锡溶液浸泡，得到富含亚锡离子的水凝胶；
12、优选氯化亚锡溶液的浓度0.05～6mol/l，浸泡时间2～48h；
13、在氯化亚锡溶液的配制过程中，为防止亚锡离子水解，先将无水氯化亚锡溶解在盐酸(1～10mol/l)中，再加水稀释至所需浓度；
14、3)在步骤2)所得富含亚锡离子的水凝胶两端外接电极，并施加电压诱导枝晶原位沉积，之后用去离子水浸泡透析以除去游离sn2+离子，得到导电枝晶复合凝胶；
15、外接电极为金属锡电极，施加的电压范围在1～10v，通电时间1～10min；
16、去离子水浸泡透析的时间12～60h，在浸泡过程中多次更换去离子水。
17、本专利技术涉及上述制备方法制得的导电枝晶复合凝胶。
18、本专利技术导电枝晶复合凝胶可作为可穿戴柔性应变传感器应用，具体方法例如：将导电枝晶复合凝胶两端通过铜胶带和导线连接至电化学工作站，同时，采用3m vhb胶带对凝胶两侧进行封装，以实现柔性应变传感器的构建。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
20、1、本专利技术提供的导电枝晶复合凝胶由于其软基质和刚性枝晶导电网络的复合，表现出良好的机械韧性(2.3mj/m3)，且对裂纹有良好的钝化能力和高的断裂韧性(720kj/m2)，有利于导电凝胶日常的长期使用。
21、2、3d导电枝晶网络在凝胶内部构建了优良的导电通路，使得导电复合凝胶展现出卓越的导电性能(12.5s/m)，可以作为传感器对人体的运动进行检测和识别。
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1.一种导电枝晶复合凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述导电枝晶复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)聚合物预聚液中，乙烯基单体的含量为1～8mmol/mL，光引发剂的含量为0.1～1wt％，交联剂的含量为0.05～2wt％。
3.如权利要求1所述导电枝晶复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，聚合反应的温度为室温，时间为0.5～12h。
4.如权利要求1所述导电枝晶复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤2)中，氯化亚锡溶液的浓度0.05～6mol/L，浸泡时间2～48h。
5.如权利要求1所述导电枝晶复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤3)中，外接电极为金属锡电极，施加的电压范围在1～10V，通电时间1～10min。
6.如权利要求1所述导电枝晶复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤3)中，去离子水浸泡透析的时间12～60h，在浸泡过程中多次更换去离子水。
7.如权利要求1～6任一项所述制备方法制得的导电枝晶复合凝胶。
8.如权利要求7所述导电枝晶复合凝胶作为可穿戴
...【技术特征摘要】
1.一种导电枝晶复合凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述导电枝晶复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)聚合物预聚液中，乙烯基单体的含量为1～8mmol/ml，光引发剂的含量为0.1～1wt％，交联剂的含量为0.05～2wt％。
3.如权利要求1所述导电枝晶复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，聚合反应的温度为室温，时间为0.5～12h。
4.如权利要求1所述导电枝晶复合凝胶的制备方法，其特征在于，步骤2)中，氯化亚锡溶液的浓度0.0...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑司雨，杨晋涛，司梦捷，唐悦蔓，邓钰铭，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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