一种导电水凝胶及其制备方法与应用与流程

本发明涉及生物材料，特别涉及一种导电水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术：

1、导电性水凝胶在电子皮肤和柔性应变传感器领域有着广泛的应用前景。基于导电水凝胶的柔性应变传感器可以紧密贴附在人体上，并将机械信号(弯曲、拉伸)转换为电信号(电阻、电导率)，能够捕获人体的大规模动作(例如，关节弯曲、身体运动)和微小动作(例如，脉搏、心跳、呼吸、喉咙振动)。

2、目前，基于导电水凝胶的柔性应变传感器存在着器件灵敏度(也称为应变系数，gf)较低的问题。此外，日常生活中皮肤分泌的油脂或其他有机污染物很容易污染可穿戴电子产品。这些有机污染物不仅会影响器件的性能，还会滋生细菌，威胁人体健康。因此，可穿戴电子产品的抗菌性能，对于用户舒适健康的使用具有重要意义。然而，很少有基于导电水凝胶的柔性应变传感器能够考虑到这些实际需求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种导电水凝胶的制备方法，旨在解决基于导电水凝胶的柔性应变传感器灵敏度低、抗菌性差的问题。

2、本发明技术方案提出一种导电水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

3、s1：将壳聚糖、溶解剂和去离子水混合，并在室温下搅拌均匀，得到第一混合液；

4、s2：将聚乙烯醇、碳纳米管和去离子水混合，并在高温下搅拌均匀，得到第二混合液；

5、s3：将s1中得到的所述第一混合液和s2中得到的所述第二混合液混合搅拌，得到第三混合液；

6、s4：将螺旋式的碳纤维放入s3中的所述第三混合液中，使得所述第三混合液完全浸泡所述碳纤维，在低温下冷冻后得到导电水凝胶。

7、在一实施例中，在s1中，所述溶解剂为有机酸，所述第一混合液按质量百分比计算，各组分的质量百分计为：壳聚糖1.7％～5.1％、有机酸12.1％～12.5％、去离子水83.1％～85.8％。

8、在一实施例中，在s2中，所述第二混合液按质量百分比计算，各组分的质量百分计为：聚乙烯醇9.0％～24.2％、碳纳米管0.4％～0.8％、去离子水75.3％～90.3％。

9、在一实施例中，在s2中，将聚乙烯醇、碳纳米管和去离子水混合后在90℃～120℃下搅拌；

10、和/或，在s4中，所述碳纤维在所述第三混合液中完全浸泡后，在-10℃～-30℃下冷冻至少10小时。

11、在一实施例中，在s4中，将所述碳纤维缠绕在固定丝外周，使得所述碳纤维呈螺旋式。

12、在一实施例中，在s4之后还包括s5，在s5中，以碳纤维为中心线，将所述导电水凝胶进行裁切，并将所述固定丝抽出去除。

13、在一实施例中，在s4中，所述固定丝的直径为0.1mm-0.5mm；

14、和/或，所述固定丝为银丝。

15、本发明还提供一种导电水凝胶，所述导电水凝胶采用前述的导电水凝胶的制备方法制备。

16、本发明还提供一种导电水凝胶在柔性应变传感器上的应用。

17、在一实施例中，所述导电水凝胶的受力方向与所述碳纤维的轴线方向一致。

18、本发明的技术方案通过利用壳聚糖作为水凝胶基体，以碳纳米管作为导电添加剂，引入螺旋式碳纤维，形成导电水凝胶。该导电水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有一定的抑制效果，并且导电水凝胶的应变系数得到了提高，解决了基于导电水凝胶的柔性应变传感器灵敏度低、抗菌性差的问题。

技术特征：

1.一种导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的导电水凝胶的制备方法，其特征在于，在s1中，所述溶解剂为有机酸，所述第一混合液按质量百分比计算，各组分的质量百分计为：壳聚糖1.7％～5.1％、有机酸12.1％～12.5％、去离子水83.1％～85.8％。

3.如权利要求2所述的导电水凝胶的制备方法，其特征在于，在s2中，所述第二混合液按质量百分比计算，各组分的质量百分计为：聚乙烯醇9.0％～24.2％、碳纳米管0.4％～0.8％、去离子水75.3％～90.3％。

4.如权利要求1-3任意一项所述的导电水凝胶的制备方法，其特征在于，在s2中，将聚乙烯醇、碳纳米管和去离子水混合后在90℃～120℃下搅拌；

5.如权利要求4所述的导电水凝胶的制备方法，其特征在于，在s4中，将所述碳纤维缠绕在固定丝外周，使得所述碳纤维呈螺旋式。

6.如权利要求5所述的导电水凝胶的制备方法，其特征在于，在s4之后还包括s5，在s5中，以碳纤维为中心线，将所述导电水凝胶进行裁切，并将所述固定丝抽出去除。

7.如权利要求5所述的导电水凝胶的制备方法，其特征在于，在s4中，所述固定丝的直径为0.1mm-0.5mm；

8.一种导电水凝胶，其特征在于，所述导电水凝胶采用如权利要求1-7任意一项所述的导电水凝胶的制备方法制备。

9.一种如权利要求8所述的导电水凝胶在柔性应变传感器上的应用。

10.如权利要求9所述的导电水凝胶的应用，其特征在于，所述导电水凝胶的受力方向与所述碳纤维的轴线方向一致。

技术总结本发明的技术方案公开了一种导电水凝胶及其制备方法与应用，导电水凝胶的制备方法，包括如下步骤：S1：将壳聚糖、溶解剂和去离子水混合，并在室温下搅拌均匀，得到第一混合液；S2：将聚乙烯醇、碳纳米管和去离子水混合，并在高温下搅拌均匀，得到第二混合液；S3：将S1中得到的第一混合液和S2中得到的第二混合液混合搅拌，得到第三混合液；S4：将螺旋式的碳纤维放入S3中的第三混合液中，使得第三混合液完全浸泡碳纤维，在低温下冷冻后得到导电水凝胶。本发明的技术方案通过利用壳聚糖作为水凝胶基体，引入螺旋式碳纤维，解决了基于导电水凝胶的柔性应变传感器灵敏度低、抗菌性差的问题。技术研发人员：聂赞相,赵少彬,江圣怡,黄媛,罗师强受保护的技术使用者：深圳新源柔性科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18