[发明专利]一种聚电解质弹性体、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种聚电解质弹性体、制备方法及其应用，它通过将离子型单体或/和聚合物于水中在引发剂的作用下进行反应，随后干燥获得；所述离子型单体为选自3‑(2‑甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐、丙烯酸、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠中的一种或多种；所述离子型聚合物为选自聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚丙烯酸、聚二甲基二烯丙基氯化铵、和聚(4‑苯乙烯磺酸钠)中的一种或多种。得到的仿生智能皮肤可以模拟生物组织的力学行为、兼具对外界多种刺激的感知功能，可应用与医疗仿生电子器、软物质机器人和物联网传感设备等领域，具有广阔的工业应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种聚电解质弹性体，具体涉及一种聚电解质弹性体、制备方法及其应用。

背景技术

近年来，随着“物联网”概念和软物质机器人的需求迅速增加，相关行业和技术领域也面临更多的机遇和挑战，其中传感器作为软物质机器人的“神经系统”重要元件以及物联网的底层配件，是支撑未来软物质机器人和整个物联网运行的关键设备，为了构筑大规模传感网络，需要发展低成本、高效率传感设备，尤其能够模拟生物体感知功能和力学适应性的柔性、可拉伸、可自修复的传感器，即仿生皮肤设备，为无生命物质之间的感知连接以及人机交互效果提供更智能的材料和技术支持。

近年来新兴的柔性电子技术，尤其电子皮肤技术，则是在传统电子工业与刚性单晶硅传感设备基础上，提出了通过与柔性聚合物基体相结合的方式以及采用复杂精密的加工技术(褶皱式、图案化设计)，使传统刚性电子传感设备实现多样化、多形化以及柔性甚至可拉伸效果，极大启发和推动了具有高灵敏和良好力学适应性的智能传感设备的发展。

然而，目前相关智能传感设备在实际应用中仍存在一系列困难，对刚性导体或半导体传感器进行褶皱式或图案化设计的加工成本较高，难以实现大规模工业化应用。而直接合成制备本征可拉伸的柔性导电聚合物的实例非常有限，相关技术较难实现。对刚性导电聚合物进行物理改性或在柔性绝缘基体中加入导电填料等方式制备柔性电子传感器件，是目前成本较低、研究较多的方法，但复合材料的电学与力学性质通常存在一个矛盾点：当添加大量绝缘柔性填料以改性刚性导电聚合物或在柔性基体中加入导电填料较少时，会破坏原有导电逾渗网络或难以在柔性基体中形成有效电子逾渗传输通道，影响材料电学性质；如果刚性导电材料部分所占比例较高时，则又会降低材料力学性能，难以实现柔性或可拉伸效果。2014年，《先进材料》(Adv.Mater.2014,26,7608–7614)杂志上曾经报道采用离子导体水凝胶材料来实现仿生皮肤的传感功能(应力和应变刺激)和力学性质(弹性和可拉伸性)。然而，水凝胶材料在空气中易于失水变硬失效，需要外加保护层，这就极大增加了加工难度和生产成本。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种聚电解质弹性体。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种聚电解质弹性体，它通过将离子型单体或/和聚合物于水中在引发剂的作用下进行反应，随后干燥获得；所述离子型单体为选自3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐、丙烯酸、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠中的一种或多种；所述离子型聚合物为选自聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚丙烯酸、聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚(4-苯乙烯磺酸钠)中的一种或多种。

优化地，所述水中还含有非离子型单体或/和聚合物，所述非离子型单体为选自丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或多种；所述非离子型聚合物为选自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和聚氧乙烯及其衍生物中的一种或多种。

优化地，所述引发剂为热引发剂或光引发剂，所述热引发剂为选自过硫酸铵、过硫酸钾和偶氮二异丁脒盐酸盐中的一种或多种，所述光引发剂为选自2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、安息香双甲醚和4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯中的一种或多种。