[发明专利]一种双重刺激响应性导电复合水凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种双重刺激响应性导电复合水凝胶，包括凝胶基质和包埋在所述凝胶基质中的第一纳米粒子和第二纳米粒子；所述凝胶基质为聚N-异丙基丙烯酰胺，所述第一纳米粒子为聚吡咯包覆纤维素纳米晶，所述第二纳米粒子为聚多巴胺包覆纤维素纳米晶；所述双重刺激响应性导电复合水凝胶为具有温度响应性和近红外光响应性的导电复合水凝胶。

2.根据权利要求1所述的双重刺激响应性导电复合水凝胶，其特征在于，所述第一纳米粒子和第二纳米粒子的质量分别为凝胶基质质量的0.0125～0.125％和0.0625～0.1875％。

3.权利要求1或2所述双重刺激响应性导电复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将纤维素纳米晶、水和表面活性剂混合，得到第一分散液；在所述第一分散液中加入吡咯和氯化铁在0～5℃且无氧条件下进行第一次聚合反应，得到聚吡咯包覆纤维素纳米晶；

(2)将纤维素纳米晶和水混合后调节pH值至8～9，得到第二分散液；在所述第二分散液中加入多巴胺进行第二次聚合反应，得到聚多巴胺包覆纤维素纳米晶；

(3)将所述聚吡咯包覆纤维素纳米晶、聚多巴胺包覆纤维素纳米晶、N-异丙基丙烯酰胺单体、交联剂、水、引发剂和加速剂混合，在20～30℃条件下进行自由基聚合反应，得到双重刺激响应性导电复合水凝胶；

所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基溴化铵；所述纤维素纳米晶与表面活性剂的质量比为(1～3)：(0.1～0.3)。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中纤维素纳米晶和吡咯的用量比为1～3g：0.0015～0.003mol；所述吡咯和氯化铁的摩尔比为1:2～1:4；所述第一次聚合反应的时间为4～6h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中纤维素纳米晶和多巴胺的质量比为(1～3)：(0.5～1)；所述第二次聚合反应的时间为3～6h。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中聚吡咯包覆纤维素纳米晶的质量为N-异丙基丙烯酰胺单体质量的0.1～1.0％，所述聚多巴胺包覆纤维素纳米晶的质量为N-异丙基丙烯酰胺单体质量的0.5～1.5％。

8.根据权利要求3或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述交联剂与N-异丙基丙烯酰胺单体的质量比为0.5～3：100；所述引发剂为过硫酸钾，所述引发剂与N-异丙基丙烯酰胺单体的质量比为0.5～2：100；所述加速剂为N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，所述加速剂与N-异丙基丙烯酰胺单体的用量比为20～50μL：1g。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中自由基聚合反应的时间为20～30h。

10.权利要求1～2任意一项所述双重刺激响应性导电复合水凝胶或权利要求3～9任意一项所述制备方法制备得到的双重刺激响应性导电复合水凝胶作为柔性开关器件在生物传感器、智能执行器或生物电子器件中的应用。