[发明专利]多功能生物基可穿戴传感凝胶及其制备方法

说明书

本发明属于新型复合材料技术领域，具体的涉及一种多功能生物基可穿戴传感凝胶及其制备方法。所述的传感凝胶原料由面粉、氧化石墨烯溶液、丙三醇溶液和抗坏血酸溶液组成，其中，面粉与氧化石墨烯溶液的质量体积比为1.65‑2.5:1，单位为g/ml；抗坏血酸溶液与氧化石墨烯溶液的质量体积比为1:12.5，单位为g/ml；氧化石墨烯溶液的浓度为0.1‑4mg/ml。采用本发明所述的方法制备得到的多功能生物基可穿戴传感凝胶，具备优秀的机械强度，抗冻性，保湿性，导电性和高粘附性，可循环利用，与传统生物质传感凝胶相比，凝胶的有效工作温度范围更广，使用寿命更长。

技术领域

本发明属于新型复合材料技术领域，具体的涉及一种多功能生物基可穿戴传感凝胶及其制备方法。

背景技术

随着互联网的快速发展和人机界面需求的不断增加，在过去的20年里，软性和柔性离子导体由于其高伸展性、透明度、可调控的机械性能、生物相容性等固有特性而备受关注。基于导电水凝胶的仿生传感器能够将外部刺激(例如：应变或压力)转变成可检测的电子信号(例如：电阻、电压或电容)，在个人保健和人工智能领域显示出先进的应用。然而，使用纯水作为分散介质的传统导电水凝胶通常受到两个问题的困扰：在零度以下的温度下，冻结引起的硬化问题，这大大限制了水凝胶的操作温度范围。另一个问题是水蒸发引起的结构失效，这大大缩短了水凝胶在室温下的寿命。因此，非常希望开发一种具有长期环境稳定性的新型导电水凝胶，同时保持传统水凝胶的优势特性。

发明内容

本发明的目的是：提供一种多功能生物基可穿戴传感凝胶。该传感凝胶具备优良的力学性能、抗冻性、保湿性、粘附性、可循环利用和可传感性。本发明同时提供了其制备方法。

本发明所述的多功能生物基可穿戴传感凝胶，原料由面粉、氧化石墨烯溶液、丙三醇溶液和抗坏血酸溶液组成，其中，面粉与氧化石墨烯溶液的质量体积比为1.65-2.5:1，单位为g/ml；抗坏血酸溶液与氧化石墨烯溶液的质量体积比为1:12.5，单位为g/ml；氧化石墨烯溶液的浓度为0.1-4mg/ml。

其中：

丙三醇溶液的浓度为40％-60％，优选的，丙三醇溶液的浓度为50％；抗坏血酸溶液的浓度为15-25mg/ml，优选的，抗坏血酸溶液的浓度为20mg/ml；丙三醇溶液、抗坏血酸溶液和氧化石墨烯溶液均以水为溶剂。

氧化石墨烯溶液和丙三醇溶液的体积比为1:4。

本发明所述的多功能生物基可穿戴传感凝胶的制备方法，由以下步骤组成：

(1)将面粉和氧化石墨烯溶液混合，揉捏成面团直至混合均匀；

(2)采用去离子水对步骤(1)制备的面团进行清洗，直至面团由白色完全转变为淡黄色；

(3)将步骤(2)得到的材料放入丙三醇溶液中震荡，进行溶剂交换；

(4)以抗坏血酸作为还原剂，将其加入到溶液中，进行氧化石墨烯还原反应，制备得到有机凝胶；

(5)将有机凝胶取出后利用吸水纸擦去表面溶剂，静置一段时间，制备得到多功能生物基可穿戴传感凝胶。

其中：

步骤(2)中所述的经过清洗去除面团中的淀粉和其他溶于水的成分，剩余成分为以麦谷蛋白和麦醇溶蛋白为主的蛋白质。

步骤(3)中所述的震荡时间为12h-24h，震荡温度为25-30℃。

步骤(4)中所述的还原反应的温度为50-70℃，优选60℃，还原反应的时间为6-12h。

步骤(5)中所述的静置时间为12-24h，静置温度为室温。