[发明专利]一种调控热响应离子液体凝胶模量变化范围的方法和热响应离子液体凝胶

说明书

本发明提供了一种调控热响应离子液体凝胶模量变化范围的方法和热响应离子液体凝胶，属于响应材料技术领域。本发明提供的调控热响应离子液体凝胶模量的方法，通过调控N‑异丙基丙烯酰胺单体和离子液体的质量比，或者离子液体混合物中各离子液体的质量比，实现对热响应前后离子液体凝胶的模量变化范围的调控，拓宽了离子液体在智能响应材料的应用范围。实施例结果显示，本发明制备的热响应离子液体凝胶通过调控离子液体中各离子液体的质量比，能够实现热响应离子液体凝胶的拉伸模量高达4到5个数量级以上的变化。

技术领域

本发明涉及响应材料技术领域，尤其涉及一种调控热响应离子液体凝胶模量变化范围的方法和热响应离子液体凝胶。

背景技术

智能响应材料是指能够对外界刺激如光、电、热、磁、溶剂等做出响应的一种材料。随着近年来材料科学的快速发展，越来越多的智能响应材料被开发并在各个领域发挥着不可或缺的作用。

宽范围模量可调的高分子材料兼具形状适应性和力学的承载能力，能够解决工程学中对同一材料软、硬兼具的悖论在众多领域都有着十分广泛的应用。例如，软体机器人中所需的既能够柔软适应形变且能够坚硬便于精准移动的模量可调的材料；作为粘结剂所需的兼具能够实现界面良好贴合的柔性以及能够抵抗界面断裂的刚性的复杂材料。为了解决这一问题，材料学家通常会利用到材料的一级(结晶融化)或二级相变(高分子的玻璃化转变)。利用上述策略，我们通常可以获得具有10～10³倍刚度变化可调的材料，在一定程度上解决上述问题。

然而对于利用一级或二级相变来实现模量变化的智能材料而言，它们的模量变化范围的不可控性是限制这类材料大范围应用的重要因素。此外，随着科技的发展人们对于智能材料的模量变化范围提出了更高的要求以适应特殊的应用场景，这是传统策略所制备材料无法满足的，也为新材料的制备提出了挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调控热响应离子液体凝胶模量的方法和热响应离子液体凝胶，本发明提供的方法能够调控热响应离子液体凝胶的模量的变化范围，能够拓宽热响应离子液体凝胶在智能响应材料的应用范围。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种调控热响应离子液体凝胶模量变化范围的方法，包括以下步骤：

(1)将N-异丙基丙烯酰胺单体和离子液体混合，得到混合溶液A；

(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液A、交联剂和光引发剂混合，得到混合溶液B；

(3)将所述步骤(2)得到的混合溶液B进行紫外光引发自由基聚合反应，得到热响应离子液体凝胶；

所述步骤(1)中的离子液体中包括阳离子和阴离子；

所述阳离子包括咪唑类阳离子、吡咯烷类阳离子和哌啶类阳离子中的一种或多种；

所述阴离子具有中的一种或多种所示的化学结构；

当离子液体为单一的离子液体时，通过调控N-异丙基丙烯酰胺单体和离子液体的质量比，实现对热响应离子液体凝胶的模量变化范围的调控；

当离子液体为两种或两种以上的离子液体组成的混合物时，通过调控混合物中离子液体的质量比，实现对热响应离子液体凝胶的模量变化范围的调控。

优选地，所述步骤(1)中的N-异丙基丙烯酰胺单体与离子液体的质量之比为15:85～35:65时，所述热响应离子液体凝胶可调的模量变化的倍数为10³～10⁵。