一种兼具高导电性和生物相容性的PEDOT:PSS水凝胶的制备方法

本发明属于导电水凝胶，具体涉及一种兼具高导电性和生物相容性的pedot:pss水凝胶的制备方法。

背景技术：

1、近些年来，柔性显示设备、柔性传感器、柔性可穿戴电子设备以及柔性储能装置等柔性电子产品展示出了巨大的发展及应用前景，开发有望应用于新型柔性电子器件的柔性功能材料成为一个全新的研究热点。导电水凝胶由于可以实现出色的导电性以及水凝胶所固有的柔韧性，使其成为柔性电子器件的理想材料。

2、由于具有优异的导电性、柔韧性和稳定性，聚 (3,4-乙撑二氧噻吩 ):聚苯乙烯磺酸（pedot:pss）导电水凝胶被广泛用于生物传感、神经电极以及可穿戴电子等领域。但是，目前合成pedot:pss导电水凝胶大都是通过退火、大幅增加离子强度和降低ph改变pedot:pss的聚集状态使其成胶，生物相容性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种兼具高导电性和生物相容性的pedot:pss水凝胶的制备方法，在pedot:pss导电水凝胶的制备过程中，添加引发剂使乙烯基类离子液体单体聚合促使电导率提高。

2、pedot:pss的成胶原理，从调控pedot:pss分子链相互作用出发，引入生物相容性良好的单体，通过复杂的动态相互作用诱导pedot:pss聚集形成网格结构从而凝胶化，制备了兼具导电性和生物相容性的pedot:pss导电水凝胶。

3、本发明采用如下技术方案：

4、一种兼具高导电性和生物相容性的pedot:pss水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

5、第一步，向pedot:pss水溶液中加入乙烯基类离子液体单体，在室温下超声溶解，得到混合溶液；

6、第二步，在第一步中得到的混合溶液中加入引发剂，在室温下超声溶解，室温静置，得到pedot:pss/pil复合水凝胶。

7、进一步地，第一步中所述乙烯基类离子液体单体包括咪唑类离子液体、季铵类离子液体、季鏻类离子液体、吡咯烷类离子液体和哌啶类离子液体中的任意一种。

8、进一步地，所述乙烯基类离子液体单体的体积浓度为0.5%-20%。

9、进一步地，第二步中所述引发剂包括无机类的过硫酸盐、过氧化氢、水溶偶氮引发剂等水溶性自由基引发剂中的任意一种。

10、进一步地，所述引发剂的质量浓度为0.1%-10%。

11、进一步地，第二步中所述室温静置的时间为1-24h。

12、本发明的原理如下：

13、所述水凝胶是一种多重物理交联的互穿网络水凝胶，其中乙烯基类离子液体（il）的加入有助于削弱颗粒之间的静电排斥，从而使它们通过pedot的π-π堆叠在彼此之间形成物理交联，当粒子之间形成足够数量的物理交联时，就会形成宏观连接的凝胶。进一步加入引发剂后，离子液体上的双键将被打开，然后通过在分子间进行重复多次的加成反应，将离子液体单体连接起来，形成互相连接的网络结构，同时离子液体与pedot:pss中的pss链存在静电相互作用，pedot链被暴露出来紧密聚集，在此乙烯基类离子液体单体可类比为一个连接点，诱导pedot链形成互穿三维网络结构，从而形成导电水凝胶。

14、本发明的有益效果如下：

15、本发明基于提高 pedot:pss导电水凝胶电导率的原理，发现了一种温和的pedot:pss成胶方法，即通过il单体聚合诱导pedot:pss一步快速形成pedot:pss/pil导电水凝胶。研究表明，该水凝胶不仅实现了pedot:pss网络优异的导电性，最高可达347 s/m，大大提高了电导率，同时il单体赋予凝胶优异的血液相容性，水凝胶溶血率均低于5%。这种同时具有优异导电性和生物相容性的pedot:pss/pil导电水凝胶使其在生物电子领域具有一定的应用前景。

技术特征：

1.一种兼具高导电性和生物相容性的pedot:pss水凝胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种兼具高导电性和生物相容性的pedot:pss水凝胶的制备方法，其特征在于：第一步中所述乙烯基类离子液体单体包括咪唑类离子液体、季铵类离子液体、季鏻类离子液体、吡咯烷类离子液体和哌啶类离子液体中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种兼具高导电性和生物相容性的pedot:pss水凝胶的制备方法，其特征在于：所述乙烯基类离子液体单体的体积浓度为0.5%-20%。

4.根据权利要求1所述的一种兼具高导电性和生物相容性的pedot:pss水凝胶的制备方法，其特征在于：第二步中所述引发剂包括过硫酸盐、过氧化氢、水溶偶氮引发剂中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种兼具高导电性和生物相容性的pedot:pss水凝胶的制备方法，其特征在于：所述引发剂的质量浓度为0.1%-10%。

6.根据权利要求1所述的一种兼具高导电性和生物相容性的pedot:pss水凝胶的制备方法，其特征在于：第二步中所述室温静置的时间为1-24h。

技术总结
本发明的目的在于提供一种兼具高导电性和生物相容性的PEDOT:PSS水凝胶的制备方法，属于导电水凝胶技术领域，本发明基于提高PEDOT:PSS导电水凝胶电导率的原理，发现了一种温和的PEDOT:PSS成胶方法，即通过乙烯基类离子液体（IL）单体原位聚合诱导PEDOT:PSS一步快速形成PEDOT:PSS/PIL导电水凝胶。所制备得到的水凝胶不仅实现了高导电性，导电率最高可达347 S/m，同时IL单体赋予凝胶优异的血液相容性，水凝胶溶血率显著改善，低于5%。这种同时具有优异导电性和生物相容性的PEDOT:PSS/PIL导电水凝胶使其在生物电子领域具有一定的应用前景。

技术研发人员：马姣,黄云锋
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16