[发明专利]单宁酸还原氧化石墨烯导电水凝胶及其制备方法

说明书

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种单宁酸还原氧化石墨烯导电水凝胶及其制备方法。本发明将单宁酸还原氧化石墨烯分散在水中得到单宁酸还原氧化石墨烯悬浮液，然后将羧甲基纤维素、丙烯酸加入到悬浮液中，室温下不断搅拌，溶解均匀后加入三氯化铁，搅拌均匀，再加入引发剂，最后将混合溶液注入到模具中，在室温下能快速得到一种具有可降解、自愈合、粘附性和导电性的水凝胶。本发明所采用的原料均具有生物相容性良好、成本低、安全无毒的优点，在生物传感领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种单宁酸还原氧化石墨烯导电水凝胶及其制备方法。

背景技术

高分子水凝胶是一种具有柔性三维聚合物网络结构的经典“软湿”材料，具有可调控的机械柔性、与生物组织匹配的模量、良好的生物相容性等功能特性，特别是兼具良好导电性的水凝胶，已经成为制备可穿戴设备、可植入式传感器和电子皮肤的理想材料。然而目前常规制备的水凝胶，在功能及制备方法方面还存在诸多不足，限制了其作为柔性可穿戴传感器的实际应用范围。

现有的大多数水凝胶缺乏自粘合性，需要依靠胶带或者绷带的辅助来实现传感器与皮肤之间的贴合，因此在反复的人体运动过程中难以避免出现界面滑移或分层现象，进而会影响监测的灵敏性和稳定性。再者，辅助胶带或绷带的使用会给实际操作带来不便，并且降低穿戴的舒适性。而且传统的水凝胶缺乏自愈合，当在使用过程中发生断裂或者损坏时，不能循环利用。废弃的一次性医用凝胶电极片，由于其不溶性和难以降解的特性，导致环境污染问题日益严重。

此外，常规水凝胶在制备过程中不仅需要较高的反应条件，而且整个制备过程比较耗时，不利于工业化生产应用。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种单宁酸还原氧化石墨烯导电水凝胶的制备方法，本发明的第二个目的在于提供该制备方法制得的单宁酸还原氧化石墨烯导电水凝胶。

根据本发明的第一个方面，提供了一种单宁酸还原氧化石墨烯导电水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

先将单宁酸还原氧化石墨烯分散在水中得到单宁酸还原氧化石墨烯悬浮液，接着将羧甲基纤维素、丙烯酸加入到单宁酸还原氧化石墨烯悬浮液中，溶解后加入三氯化铁，混合后得到第一混合溶液，然后将引发剂加入第一混合溶液中，混合后得到第二混合溶液，最后将第二混合溶液注入到模具中，12-200s内，即得。

在一些实施方式中，单宁酸还原氧化石墨烯的质量为丙烯酸、羧甲基纤维素和水的质量之和的0.1-0.3wt％，丙烯酸、羧甲基纤维素的质量比为9：1，水的用量为丙烯酸与羧甲基纤维素的质量之和的2.0-2.5倍，三氯化铁的质量为丙烯酸与羧甲基纤维素的质量之和的0.1-1wt％。

在一些实施方式中，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的任意一种或一种以上任意比例的混合物，引发剂的加入量为丙烯酸质量的0.1-0.3wt％。

在一些实施方式中，将引发剂加入第一混合液中之前，还包括如下步骤：将第一混合溶液的温度降到0-4℃。

在一些实施方式中，将单宁酸还原氧化石墨烯分散在水中的方法为：将单宁酸还原氧化石墨烯加入水中，超声1h，即得。

在一些实施方式中，水为去离子水。

在一些实施方式中，单宁酸还原氧化石墨烯的制备方法包括以下步骤：

将氧化石墨烯分散在水中得到氧化石墨烯悬浮液，接着加入单宁酸，在80℃下搅拌均匀，反应6h，然后将反应产物冷却至室温，再对反应产物进行离心，将离心得到的沉淀物用水洗涤，冻干后得到单宁酸还原氧化石墨烯。

在一些实施方式中，氧化石墨烯与单宁酸的质量比为1：10。

在一些实施方式中，将0.1g氧化石墨烯分散在100-200mL去离子水中，得到氧化石墨烯悬浮液。