[发明专利]一种超拉伸梯度导电离子凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种超拉伸梯度导电离子凝胶及其制备方法和应用。其特点在于所述的离子凝胶由可聚合的改性有机硅油和含(甲基)丙烯酰基的单体在离子液体中原位光聚合得到，所述的离子凝胶的电导率沿离子凝胶的竖直方向呈现梯度变化。本发明的有益效果是：(1)通过一步光聚合法得到电导率呈梯度变化的离子凝胶；(2)所合成的梯度导电离子凝胶具有突出的拉伸性能和传感性能。

技术领域

本发明属于功能高分子导电材料技术领域，具体涉及一种超拉伸梯度导电离子凝胶及其制备方法和应用

背景技术

随着生活智能化的发展，人们对于柔性传感器的需求日益上升。柔性传感器在人机通信、健康监测、自我诊断和电子皮肤等方面有着诸多应用。离子凝胶以其高导电性、耐热性、抗冻性、不可燃性和宽电化学窗口等优点而备受研究学者青睐。

梯度导电离子凝胶已被用于制造高灵敏度和宽检测范围的柔性传感器，但是存在制备过程复杂、耗时长、需要外加电场等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种超拉伸梯度导电离子凝胶及其制备方法和应用，该方法过程简便，该方法制备的超拉伸梯度导电离子凝胶综合性能优异，具有超高拉伸性能和电导率沿竖直方向梯度变化的特点。

具体而言，本发明包括：

1.一种超拉伸梯度导电离子凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：以可聚合的改性有机硅油为交联剂，将其和含(甲基)丙烯酰基的单体、离子液体、光引发剂混合，得到前驱体溶液；其中可聚合的改性有机硅油的可聚合基团与和含(甲基)丙烯酰基的单体摩尔比为(1～50)：1000，光引发剂与含(甲基)丙烯酰基的单体的摩尔比为(1～50)：1000，离子液体与含(甲基)丙烯酰基的单体的摩尔比为10：(10～50)；

S2：通过光引发聚合反应，使前驱体溶液固化，得到超拉伸梯度导电离子凝胶。

2.根据项1所述方法，其特征在于，步骤S1中所述的可聚合的改性有机硅油选自(甲基)丙烯酰基改性硅油，乙烯基改性硅油，苯乙烯基改性硅油中的一种或几种；优选所述可聚合的改性有机硅油为甲基丙烯酰基改性硅油。

3.根据项1所述方法，其特征在于，步骤S1中所述的含(甲基)丙烯酰基的单体选自单官能团(甲基)丙烯酰基类单体，双官能团(甲基)丙烯酰基类单体，多官能团(甲基)丙烯酰基类单体中的一种或几种；优选所述含(甲基)丙烯酰基的单体选自单官能团(甲基)丙烯酰基类单体。

4.根据项1所述方法，其特征在于，步骤S1中所述的光引发剂选自自由基型光引发剂中的一种或多种。

5.根据项1所述方法，其特征在于，步骤S1中所述的离子液体为咪唑类离子液体、吡咯类离子液体、季铵类离子液体或季鏻类离子液体中的一种或多种；优选所述离子液体为咪唑类离子液体；更优选所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯。

6.一种如项1-5任一项所述方法制得的超拉伸梯度导电离子凝胶。

7.一种如项1-5任一项所述的超拉伸梯度导电离子凝胶的应用，其特征在于：所述的超拉伸梯度导电离子凝胶应用于柔性传感器、超级电容器、锂电池固态电解质、驱动器、气体分离、光学器件。

本发明与背景技术相比，具有如下优点：

1.本发明的制备方法简便、快捷，通过有机硅的自上浮特性诱导离子凝胶的电导率呈现梯度变化，无需复杂设备和长时间的制备过程。

2.本发明制备的超拉伸梯度导电离子凝胶在具有梯度电导率变化和超高拉伸性的同时，兼具粘附性。

3.本发明制备的超拉伸梯度导电离子凝胶通过导线与测试系统所组成的应变传感器具有宽检测范围、高灵敏度、耐久性好的优点，可以用于检测人体运动，在可穿戴设备、医疗检测设备和软体机器人等领域具有应用潜力。