本申請(qǐng)屬于柔性可穿戴電子器件材料，具體的涉及一種有機(jī)水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、有機(jī)水凝膠是指采用有機(jī)溶劑部分替代水凝膠中的水制備形成的3d聚合物網(wǎng)絡(luò)，相較于水凝膠，雖然有機(jī)水凝膠的環(huán)境穩(wěn)定性得到改善，但其電磁干擾屏蔽能力還有待改善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、以下是對(duì)本申請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述的主題的概括，本概述并非是為了限制本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。

2、本申請(qǐng)實(shí)施方式的目的在于提供一種有機(jī)水凝膠及其制備方法。具體技術(shù)方案如下：

3、本申請(qǐng)的第一方面是提供一種有機(jī)水凝膠，該水凝膠具備網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括mxene納米片、第一聚合物與第二聚合物，該第一聚合物包括衍生自苯酚類(lèi)單體的結(jié)構(gòu)單元，該第二聚合物包括衍生自丙烯基類(lèi)單體的結(jié)構(gòu)單元；第一聚合物與第二聚合物中的至少一種與上述mxene納米片之間形成有氫鍵；上述有機(jī)水凝膠還包括有機(jī)溶劑與水，有機(jī)溶劑與水填充于上述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。

4、在一些實(shí)施方式中，上述第一聚合物與上述第二聚合物之間形成有氫鍵。

5、在一些實(shí)施方式中，上述苯酚類(lèi)單體包括多巴胺、單寧酸、茶多酚中的任一種或多種。

6、在一些實(shí)施方式中，第一聚合物在上述有機(jī)水凝膠中的質(zhì)量百分比含量為2％～6％。

7、在一些實(shí)施方式中，上述丙烯基類(lèi)單體包括丙烯酸、c1～c3烷基取代的丙烯酸、丙烯酰胺、c1～c3烷基取代的丙烯酰胺中的任一種或多種。

8、在一些實(shí)施方式中，上述有機(jī)水凝膠還包含交聯(lián)劑。

9、在一些實(shí)施方式中，上述交聯(lián)劑包括n,n-亞甲基雙丙烯酰胺。

10、在一些實(shí)施方式中，上述mxene納米片的單層厚度為1nm～2nm，多層厚度為5nm～10nm。

11、在一些實(shí)施方式中，上述mxene納米片的材質(zhì)包括ti3alc2、ti2alc、nb2alc、ti3c2、ti2c、ta4c3、nb2c、v2c、mo2c中的任一種或多種。

12、在一些實(shí)施方式中，上述mxene納米片在上述有機(jī)水凝膠中的質(zhì)量百分比含量為0.3％～2％。

13、在一些實(shí)施方式中，上述有機(jī)水凝膠中還包含金屬鹽。

14、在一些實(shí)施方式中，上述金屬鹽包括三氯化鐵、硝酸鈷、硝酸鎳或其水合物中的任一種或多種。

15、在一些實(shí)施方式中，上述金屬鹽在所述有機(jī)水凝膠中的質(zhì)量百分比含量為0.5％～2％。

16、在一些實(shí)施方式中，上述有機(jī)溶劑包括乙二醇(eg)、甘油(gly)、山梨糖醇中的任一種或多種。

17、在一些實(shí)施方式中，上述有機(jī)溶劑在上述有機(jī)水凝膠中的質(zhì)量百分比含量為15％～35％。

18、在一些實(shí)施方式中，上述水在上述有機(jī)水凝膠中的質(zhì)量百分比含量為35％～60％。

19、本申請(qǐng)的第二方面是提供一種第一方面所述的有機(jī)水凝膠的制備方法，該制備方法包括如下制備過(guò)程：

20、制備包含mxene納米片的分散液；

21、制備水凝膠：將上述分散液、苯酚類(lèi)單體、丙烯基類(lèi)單體及交聯(lián)劑混勻形成水凝膠；

22、制備有機(jī)水凝膠：將上述水凝膠浸漬于混合溶劑中，制得有機(jī)水凝膠；混合溶劑包括有機(jī)溶劑與水。

23、在一些實(shí)施方式中，上述制備水凝膠包括：

24、制備苯酚類(lèi)單體的混合液：將金屬鹽分散于水中，再加入苯酚類(lèi)單體，混勻形成混合液；

25、聚合反應(yīng)：在冰浴條件下，將上述分散液、丙烯基類(lèi)單體及交聯(lián)劑加至上述混合液中，攪拌均勻后，再加入氧化劑，反應(yīng)制得水凝膠。

26、在一些實(shí)施方式中，上述金屬鹽與上述鄰苯二酚類(lèi)單體之間的質(zhì)量比為1：(1～20)。

27、在一些實(shí)施方式中，上述苯酚類(lèi)單體與上述丙烯基類(lèi)單體之間的質(zhì)量比為(5～20)：(75～90)。

28、在一些實(shí)施方式中，上述苯酚類(lèi)單體與上述交聯(lián)劑之間質(zhì)量比為(5～20)：(0.1～1)。

29、在一些實(shí)施方式中，上述氧化劑與上述苯酚類(lèi)單體之間的質(zhì)量比為(1.5～2.5)：(5～20)。

30、在一些實(shí)施方式中，上述氧化劑包括過(guò)硫酸鹽。

31、在一些實(shí)施方式中，上述混合溶劑中的有機(jī)溶劑與水之間的體積比為1：(1～4)。

32、本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠袡C(jī)水凝膠在變形性可穿戴電子器件中具備較好應(yīng)用前景，這是由于本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠袡C(jī)水凝膠具備機(jī)械柔韌性及導(dǎo)電性，且環(huán)境穩(wěn)定性高，將其黏附在各種基質(zhì)表面可以制成可穿戴式應(yīng)變或壓力傳感器，在健康監(jiān)測(cè)、電子皮膚、人機(jī)交互、人工智能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

33、本申請(qǐng)公開(kāi)技術(shù)方案的有益效果主要體現(xiàn)在如下：

34、本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠袡C(jī)水凝膠具備機(jī)械柔韌性及導(dǎo)電性，且環(huán)境穩(wěn)定性高，主要表現(xiàn)為放置一段時(shí)間后其電導(dǎo)率的變化小，且該有機(jī)水凝膠在低溫下仍能表現(xiàn)出與常溫相同的電磁屏蔽能力，此外，該有機(jī)水凝膠還方便附著在各基質(zhì)表面以形成柔性可穿戴電子器件，故該有機(jī)水凝膠在可穿戴式應(yīng)變或壓力傳感器等領(lǐng)域具備相對(duì)較好應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種有機(jī)水凝膠，其特征在于：所述有機(jī)水凝膠具備網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)水凝膠，其特征在于：所述第一聚合物與所述第二聚合物之間形成有氫鍵。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)水凝膠，其特征在于：所述苯酚類(lèi)單體包括多巴胺、單寧酸、茶多酚中的任一種或多種；

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的有機(jī)水凝膠，其特征在于：所述第一聚合物在所述有機(jī)水凝膠中的質(zhì)量百分比含量為2％～6％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的有機(jī)水凝膠，其特征在于：所述mxene納米片的單層厚度為1nm～2nm，多層厚度為5nm～10nm；

6.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的有機(jī)水凝膠，其特征在于：所述有機(jī)溶劑包括乙二醇、甘油、山梨糖醇中的任一種或多種；

7.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的有機(jī)水凝膠，其特征在于：所述有機(jī)水凝膠還包含交聯(lián)劑；

8.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的有機(jī)水凝膠，其特征在于：所述有機(jī)水凝膠還包含金屬鹽；

9.一種權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的有機(jī)水凝膠的制備方法，其特征在于：包括如下制備過(guò)程：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于：所述制備水凝膠包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于：所述金屬鹽與所述苯酚類(lèi)單體之間的質(zhì)量比為1：(1～20)；

12.根據(jù)權(quán)利要求10～11中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于：所述氧化劑與所述苯酚類(lèi)單體之間的質(zhì)量比為(1.5～2.5)：(5～20)；

13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于：所述有機(jī)溶劑與水之間的體積比為1：(1～4)。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種有機(jī)水凝膠及其制備方法，屬于柔性可穿戴電子器件材料技術(shù)領(lǐng)域。該有機(jī)水凝膠具備網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括MXene納米片、第一聚合物與第二聚合物，第一聚合物包括衍生自苯酚類(lèi)單體的結(jié)構(gòu)單元，第二聚合物包括衍生自丙烯基類(lèi)單體的結(jié)構(gòu)單元，第一聚合物與第二聚合物中的至少一種與MXene納米片之間形成有氫鍵；該有機(jī)水凝膠還包括有機(jī)溶劑與水，且有機(jī)溶劑與水填充于上述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠袡C(jī)水凝膠有利于更好的發(fā)揮出電磁干擾屏蔽性能。

技術(shù)研發(fā)人員：韓韞韜,戴洋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京京東方技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9