一种多重响应变色凝胶的制备方法及应用

本发明涉及智能高分子凝胶，尤其涉及一种多重(光、湿、电、氧气等)响应变色凝胶的制备方法及应用。

背景技术：

1、近年来，刺激响应材料的研究备受关注，这些材料在外部刺激后，自身产生宏观或微观的变化。一般来说，环境刺激主要有物理刺激、化学刺激和生化刺激三种，其中物理刺激最常见，如温度变化、施加应力等。而光是一种最常见的物理刺激，它几乎无处不在，因此光响应材料拥有着广泛的用途，其响应程度可以由光控制，在响应成本上更低。

2、光致变色材料一般由紫外光(uv)作为刺激光源，其响应强度和颜色等可根据需要来控制，目前主要光致变色材料有螺吡喃、偶氮苯和二芳基乙烯等有机物质，在光刺激下，在两种异构体之间可逆转换，即光异构化，使材料在宏观上表现为颜色变化。然而这其中大多数的变色成份都是高成本、有毒性的，因此开发低成本环保变色材料是目前的主要研究方向之一。

3、高分子凝胶是一种由交联聚合物构成，在交联网络间充满液体的材料，其同时具有良好的柔性和物质交换功能，利用其物质交换功能便于引入各种智能响应组分得到柔性智能材料。目前光致变色高分子凝胶的变色深度及颜色留存时间都较短，同时现有的光致变色凝胶响应性能较为单一，且一般不对其它刺激(例如热、湿度等)产生响应。因此需要开发一种具有光致变色性能，且同时在其它刺激响应下也可以产生变色，并可以进行多色调控的智能凝胶材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多重响应变色凝胶的制备方法及应用，所制备的变色凝胶具有多重响应变色的优良性能，变色后的颜色可擦除、可重复变色，且具有成本低廉、工艺简单的优点。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种多重响应变色凝胶的制备方法，所述方法包括：

4、步骤1、将n-羟甲基丙烯酰胺单体溶解于去离子水中，再加入一定量的引发剂和加速剂，得预聚液；

5、步骤2、将所述预聚液注入模具中，在25℃的环境温度下充分聚合，得到前驱体水凝胶；

6、步骤3、将所述前驱体水凝胶置于烘箱中进行干燥后得到干凝胶，然后将所述干凝胶浸泡在钼酸铵溶液中24小时，制得多重响应变色水凝胶；其中，所述钼酸铵作为光致变色单元；

7、步骤4、将所述多重响应变色水凝胶干燥后，得到多重响应变色干凝胶。

8、一种多重响应变色凝胶的应用方法，所述应用方法包括：

9、使用具有图案信息的光掩膜对权利要求1所制备的多重响应变色凝胶进行遮挡或覆盖；

10、然后利用多重手段调控所述多重响应变色凝胶的颜色，使所述多重响应变色凝胶发生变色，最终变色部分形成对应掩膜的图案；

11、其中，所述多重手段调控包括光、湿、电、热调控。

12、由上述本发明提供的技术方案可以看出，所制备的变色凝胶具有多重响应变色的优良性能，变色后的颜色可擦除、可重复变色，且具有成本低廉、工艺简单的优点，在传感器、信息存储材料等领域具有巨大应用前景。

技术特征：

1.一种多重响应变色凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述多重响应变色凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所用引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种；

3.根据权利要求1所述多重响应变色凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤2中，聚合反应的时间为5-48h；聚合反应的温度为0℃-60℃。

4.根据权利要求1所述多重响应变色凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤3中，烘箱的温度设置为20℃-80℃；烘箱完全烘干的时间为1h-8h；

5.根据权利要求1所述多重响应变色凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述模具采用如下方法制备：

6.一种多重响应变色凝胶的应用方法，其特征在于，所述应用方法包括：

7.如权利要求6所述多重响应变色凝胶的应用方法，其特征在于，所述利用多重手段调控所述多重响应变色凝胶的颜色，具体过程为：

8.如权利要求6所述多重响应变色凝胶的应用方法，其特征在于，所述利用多重手段调控所述多重响应变色凝胶的颜色，具体过程为：

技术总结
本发明公开了一种多重响应变色凝胶的制备方法，将N‑羟甲基丙烯酰胺单体溶解于去离子水中，再加入一定量的引发剂和加速剂，得预聚液；将所述预聚液注入模具中，在25℃的环境温度下充分聚合，得到前驱体水凝胶；将所述前驱体水凝胶置于烘箱中进行干燥后得到干凝胶，然后将所述干凝胶浸泡在钼酸铵溶液中24小时，制得多重响应变色水凝胶；将所述多重响应变色水凝胶干燥后，得到多重响应变色干凝胶。所制备的变色凝胶具有多重响应变色的优良性能，变色后的颜色可擦除、可重复变色，且具有成本低廉、工艺简单的优点。

技术研发人员：刘洋,李子健,李奎,郝永梁,王浩威,连慧琴,崔秀国,祖雷
受保护的技术使用者：北京石油化工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12