[发明专利]一种导电水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及凝胶材料技术领域，尤其涉及一种导电水凝胶及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：将碳纳米管进行酸化处理后，与水混合，得到酸化碳纳米管的分散液；将所述酸化碳纳米管的分散液、丝素蛋白水溶液、聚乙烯醇水溶液和硼砂水溶液混合后，重复进行冷冻和解冻，得到所述导电水凝胶。本发明通过加入酸化后的碳纳米管使得水凝胶具有了良好的导电性和传感效应，使该水凝胶还具有良好的生物相容性、稳定性和自愈性等多功能性，能够用于可穿戴电子设备和可植入设备等。

技术领域

本发明涉及凝胶材料技术领域，尤其涉及一种导电水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学技术的进步，柔性可穿戴电子已经逐渐进入人们的视野。目前，柔性可穿戴电子的研究应用体现在人类生活的很多方面，如电子皮肤、临床诊断、可穿戴检测装置、柔性导电织物和薄膜晶体管等。柔性传感器是智能可穿戴电子产品的核心，目前柔性电子的研究已经从起步阶段迈入实质性发展阶段，已经引起了国内外科研学者对于柔性传感器的研究热潮。

其中，柔性可穿戴电子产品在生物医疗领域的发展最为迅速。各种临床医学的体外诊断、植入式手术等将会成为未来医疗领域的重要辅助乃至主要手段。另外，在通信娱乐及运动领域，柔性可穿戴电子产品将会向穿戴便捷、外型时尚和功能全面等方向前进。在工程领域，柔性电子器件的发展也将会向精密度更高、可靠性更强和敏感度更高的方向发展。

随着社会需求的不断提高，人们对柔性可穿戴电子产品在不同应用场合下的应用提出了更高的标准和要求。除了具有较高的灵敏度要求外，还应该满足柔性、稳定性、灵活性、耐久性和生物相容性等基础要求以及可自愈性等功能化的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导电水凝胶及其制备方法和应用，所述导电水凝胶是在具有较高灵敏度的同时，还可以满足柔性、稳定性、灵活性、耐久性和生物相容性的要求。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种导电水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将碳纳米管进行酸化处理后，与水混合，得到酸化碳纳米管的分散液；

将所述酸化碳纳米管的分散液、丝素蛋白水溶液、聚乙烯醇水溶液和硼砂水溶液混合后，重复进行冷冻和解冻，得到所述导电水凝胶。

优选的，所述酸化碳纳米管的分散液的浓度为1.5～2.5mg/mL；

所述丝素蛋白水溶液和所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度独立地为10～20％；

所述硼砂水溶液的质量浓度为3～5％。

优选的，所述酸化碳纳米管的分散液、丝素蛋白水溶液、聚乙烯醇水溶液和硼砂水溶液的体积比为(2～5)：5:10:5。

优选的，所述酸化处理用酸包括质量浓度为98％的浓硫酸和质量浓度为65％的浓硝酸；

所述质量浓度为98％的浓硫酸和质量浓度为65％的浓硝酸的体积比为(2.5～3.5)：1。

优选的，所述冷冻的温度为-70～-90℃，所述冷冻的时间为1～5h。

优选的，所述解冻的温度为20～50℃，所述解冻的时间为0.5～3h。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的导电水凝胶，包括丝素蛋白、聚乙烯醇、酸化碳纳米管和硼砂；

所述丝素蛋白和聚乙烯醇为分散介质；所述碳纳米管和硼砂为分散相。

优选的，所述酸化碳纳米管、丝素蛋白、聚乙烯醇和硼砂的质量比为(2～5)：250：750：100。

本发明还提供了上述技术方案所述的导电水凝胶在电子皮肤、医疗健康或智能可穿戴领域中的应用。