一种自修复型离子导电信息存储凝胶及其制备方法和应用

本发明属于化工生活品应用，具体涉及一种自修复型离子导电信息存储凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、水凝胶因特殊性能使得其在不同领域有着不同的用途而被广泛研究，例如对外界刺激如光、热、电、磁等都有反应，于是出现了多种功能化水凝胶。导电水凝胶集水凝胶与导电物质双重性能于一体，可用于生物医药、组织工程材料及生物传感器。与固体电极不同，由于导电聚合物水凝胶电极中水合离子含量较高，能使导电聚合物和电解质在分子层次上达到直接接触，这将使电化学反应过程变得更有效率。另外水凝胶独特的柔软特性将使电极具有优越的柔性特点并利于高柔性电子器件的制备。而水凝胶所具有的溶胀特性可以为聚合物链与溶液之间提供一个附加界面，使得水凝胶在能量存储与转化等领域具有一定的适用性。

2、尽管这些水凝胶有着种种优异的性能，但是它们却和传统水凝胶共同面临着一个难题：导电组分渗透与溶出问题。这些导电组分的流失可能影响本体凝胶导电通路的连通，造成本体凝胶材料本身导电性能减弱甚至丢失，限制了导电凝胶材料的使用寿命。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术的问题，本发明提供一种自修复型离子导电信息存储凝胶及其制备方法和应用，解决了导电组分渗透出导致的导电性消失的问题。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种自修复型离子导电信息存储凝胶，以质量份数计，其制备原料包括：1-4份硬单体、1-10份低共熔溶剂、3-5份无机盐、1-5份可生物降解软单体、0.02-0.05份引发剂、0.03-0.07份交联剂和20-40份水；所述无机盐为氯化锂、氯化钾、氯化钠、氯化锌、硫酸镍和氯化铝中的一种或几种；所述可生物降解软单体为羟丙基脱乙酰壳多糖、琼脂、魔芋或果胶。

4、优选的，所述硬单体为2-甲基丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、乙烯基乙炔、甲基丙烯酸烯丙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯或2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯。

5、优选的，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过氧化苯甲酰。

6、优选的，所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺/n-羟基丁二酰亚胺。

7、优选的，所述低共熔溶剂采用氢键供体、氢键受体和水制备得到。

8、进一步的，所述氢键供体为l-蛋氨酸、l-异亮氨酸、四甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱、n,n,n-三甲基甘氨酸、n-烷基-n，n二甲胺或氯乙酸钠氯化胆碱；所述氢键受体为尿素水合肼、甘油、季戊四醇、甲基丙烯酸烯丙酯、酪氨酸或衣康酸。

9、进一步的，氢键供体和氢键受体的摩尔比为1:(1-4)。

10、所述的自修复型离子导电信息存储凝胶的制备方法，包括：

11、(1)在惰性气氛保护下，将硬单体溶于低共熔溶剂中，加入无机盐和可生物降解软单体，得到离子凝胶前驱体溶液；

12、(2)在惰性气氛保护下，向离子凝胶驱体溶液中滴加引发剂，加水，在30-60℃下搅拌反应，滴加交联剂后，反应，得到所述自修复型离子导电信息存储凝胶。

13、优选的，所述惰性气氛为氮气。

14、所述的自修复型离子导电信息存储凝胶在信息传递中的应用。

15、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

16、本发明将低共熔溶剂与无机盐形成多导电组分的柔性凝胶材料，本发明打破了传统离子导电作为导电通路的限制，引入了低共熔溶剂作为导电组分，通过化学作用将其结合，稳定性更强，能够持久有效形成导电通路。且因为低共熔溶剂本身特有的属性，能够给材料提供保湿的性能，从而为无机盐离子导电形成稳定的导电通路，两种导电组分相辅相成，避免了目前市面上传统离子导电材料失水变干后，导电组分流失而失去导电性能的问题。同时，加入可生物降解软单体，无机盐与可生物降解软单体的-cooh或-nh2形成螯合配位作用，解决了离子渗出问题。通过金属离子与可生物降解软单体中的羧基、氨基形成螯合作用，通过可生物降解软单体间的氢键作用，可以实现凝胶自修复。除此之外，本发明的凝胶可通过外界条件改变其状态，能够对外界湿度变化做出特异性响应，通过调节含水率或溶剂可调节其透明度，有效使得信息在不同溶剂之间切换与解读，可以进行保密信息的保密与解读，达到信息转化与传递功能，可用于信息传递。本发明还可以优异的导电性能并且以凝胶自身的柔韧性，应用于柔性传感领域。

17、进一步的，本发明制备低共熔溶剂的氢键供体成分为天然可降解原料，且具有优异的抗菌性能以及抗冻、降解等性能。

技术特征：

1.一种自修复型离子导电信息存储凝胶，其特征在于，以质量份数计，其制备原料包括：1-4份硬单体、1-10份低共熔溶剂、3-5份无机盐、1-5份可生物降解软单体、0.02-0.05份引发剂、0.03-0.07份交联剂和20-40份水；所述无机盐为氯化锂、氯化钾、氯化钠、氯化锌、硫酸镍和氯化铝中的一种或几种；所述可生物降解软单体为羟丙基脱乙酰壳多糖、琼脂、魔芋或果胶。

2.根据权利要求1所述的自修复型离子导电信息存储凝胶，其特征在于，所述硬单体为2-甲基丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、乙烯基乙炔、甲基丙烯酸烯丙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯或2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯。

3.根据权利要求1所述的自修复型离子导电信息存储凝胶，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过氧化苯甲酰。

4.根据权利要求1所述的自修复型离子导电信息存储凝胶，其特征在于，所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺/n-羟基丁二酰亚胺。

5.根据权利要求1所述的自修复型离子导电信息存储凝胶，其特征在于，所述低共熔溶剂采用氢键供体、氢键受体和水制备得到。

6.根据权利要求5所述的自修复型离子导电信息存储凝胶，其特征在于，所述氢键供体为l-蛋氨酸、l-异亮氨酸、四甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基甜菜碱、n,n,n-三甲基甘氨酸、n-烷基-n，n二甲胺或氯乙酸钠氯化胆碱；所述氢键受体为尿素水合肼、甘油、季戊四醇、甲基丙烯酸烯丙酯、酪氨酸或衣康酸。

7.根据权利要求5所述的自修复型离子导电信息存储凝胶，其特征在于，氢键供体和氢键受体的摩尔比为1:(1-4)。

8.权利要求1-7任一项所述的自修复型离子导电信息存储凝胶的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8任一项所述的自修复型离子导电信息存储凝胶的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛为氮气。

10.权利要求1-7任一项所述的自修复型离子导电信息存储凝胶在信息传递中的应用。

技术总结
本发明提供一种自修复型离子导电信息存储凝胶及其制备方法和应用，所述自修复型离子导电信息存储凝胶，以质量份数计，其制备原料包括：1‑4份硬单体、1‑10份低共熔溶剂、3‑5份无机盐、1‑5份可生物降解软单体、0.02‑0.05份引发剂、0.03‑0.07份交联剂和20‑40份水；无机盐为氯化锂、氯化钾、氯化钠、氯化锌、硫酸镍和氯化铝中的一种或几种；可生物降解软单体为羟丙基脱乙酰壳多糖、琼脂、魔芋或果胶。本发明将低共熔溶剂与无机盐形成多导电组分的柔性凝胶材料，能够持久有效形成导电通路。本发明的凝胶可通过外界条件改变其状态，可以进行保密信息的保密与解读，达到信息转化与传递功能，可用于信息传递。

技术研发人员：朱军峰,陈莉君,宋洁,牛育华,耿敏,张万斌,曾庆珠,杨静
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19