[發(fā)明專利]一種導(dǎo)電自愈合水凝膠及導(dǎo)電自愈合電路的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810480166.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN108586829B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏杰;任凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L5/04
• 分類號(hào): C08L5/04;C08L89/06;C08L79/04;C08J3/075;C09D11/04;C09D11/14;C09D11/30
• 代理公司: 11690 北京領(lǐng)科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 張丹<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入國

本發(fā)明提供的一種可用于生物體表面或內(nèi)部的自愈合導(dǎo)電水凝膠及其制備方法，所述方法包括制備胺化明膠和氧化海藻酸鈉的步驟，以及由胺化明膠合氧化海藻酸鈉制備無吡咯自愈合水凝膠，并進(jìn)一步加入吡咯制備導(dǎo)電自愈合水凝膠的步驟。其中選用的材料都具有生物親和性，通過大分子間的可逆席夫堿結(jié)構(gòu)，在不需外界刺激的條件下實(shí)現(xiàn)了較高的自愈性能，可以抵消柔性電路在使用過程中產(chǎn)生的微小損傷，可通過不同方式制備圖案，可用于生物電極，傳感器，電路等方面。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于功能高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，基于一種具有生物親和性的自愈合水凝膠。該電路通過導(dǎo)電高分子以及水凝膠中離子進(jìn)行導(dǎo)電并可實(shí)現(xiàn)自愈，通過在低溫下進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)可以有效改善水凝膠力學(xué)性能，并且可以通過絲網(wǎng)印刷，3D打印等方式進(jìn)行加工。此種電路在生物傳感器，生物醫(yī)療，電子紋身等方面具有很廣泛的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

水凝膠是一種可以在水中顯著溶脹而不溶解的交聯(lián)高分子體系。由于其內(nèi)部高分子含有親水性基團(tuán)，可以與水分子形成氫鍵，因而可以實(shí)現(xiàn)保水性。水凝膠內(nèi)部含水，具有導(dǎo)電性但電導(dǎo)率較低，導(dǎo)電水凝膠即在水凝膠體系中加入導(dǎo)電體系，進(jìn)一步降低水凝膠電阻，使其更具導(dǎo)電性，具體方式可以是設(shè)計(jì)制備有導(dǎo)電性能的高分子水凝膠，添加無機(jī)材料，酸堿摻雜等。導(dǎo)電水凝膠結(jié)合了導(dǎo)電材料與水凝膠兩方面特點(diǎn)，在化學(xué)模仿神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、生物識(shí)別膜、電刺激藥物釋放、神經(jīng)修復(fù)及電子元器件等方面顯示出很好的應(yīng)用前景。

自修復(fù)材料在近年來受到了廣泛關(guān)注，自愈水凝膠即具有自愈性能的水凝膠，在實(shí)現(xiàn)材料自修復(fù)目的的同時(shí)又保證了材料的保水性，水凝膠具有優(yōu)秀的生物性能，因此自愈水凝膠可廣泛應(yīng)用于神經(jīng)修復(fù)，傷口愈合，模擬生物器官等方面。如專利CN 106146729A，所述方法為：將含有羥基的烯類單體以及含有親水基團(tuán)的單體混合放入容器中，通過自由基引發(fā)劑進(jìn)行聚合，同時(shí)通過動(dòng)態(tài)硼酸酯鍵實(shí)現(xiàn)交聯(lián)，制備出了柔性基板。材料本身不具備導(dǎo)電性，作為基板自愈后對(duì)電路導(dǎo)電性恢復(fù)幫助較小。

專利CN 106833129 A公開了一種自愈合導(dǎo)電墨水的制備方法。首先將聚酯或聚醚加熱脫水后加入多異氰酸酯，之后再加入具有雙硫鍵和超支化結(jié)構(gòu)的聚合物從而得到自愈合體系，最后加入有機(jī)銀鹽溶液制備了自愈合導(dǎo)電自修復(fù)墨水。這種墨水具有較高的導(dǎo)電率且具有一定的自愈合性能，但由于其自愈合需要光照或加熱條件，無法適應(yīng)特定環(huán)境需求。

專利CN 105869888 A公開了一種具有自修復(fù)作用的固態(tài)薄膜集成電路電容器，其特點(diǎn)主要在于該電容器還包括活性鈦酸鍶薄膜，活性鈦酸鍶薄膜位于上部電極和下部電極之間，所述的上部電極為Al薄膜，活性鈦酸鍶薄膜與上部電極之間設(shè)有一層具有自修復(fù)作用的陽極氧化膜，通過此自修復(fù)膜可實(shí)現(xiàn)自愈；專利CN102632026 A公開了一種自愈合導(dǎo)電涂層，該涂層通過layer-by-layer技術(shù)制備了陰陽離子多層結(jié)構(gòu)，之后在此結(jié)構(gòu)表面涂上導(dǎo)電高分子實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性，但其自愈性能同樣需要溶劑的激發(fā)，無法及時(shí)修復(fù)材料中微小的損傷。

專利CN 107050510 A利用氧化海藻酸鈉與明膠制備了一種可注射水凝膠，該專利首先制備了酯化氧化海藻酸鈉與氨化明膠水凝膠，混合后首先形成席夫堿結(jié)構(gòu)，再經(jīng)光照交聯(lián)后形成第二種交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提高交聯(lián)度，從而達(dá)到注射成型的功能。海藻酸鈉與明膠為生物親和性材料，因而此專利可應(yīng)用于生物體。由于在水凝膠體系中引入了第二種交聯(lián)方式，力學(xué)性能上升了，但影響了其自愈合性能。

專利CN 103137765 A利用聚吡咯制備了一種生物導(dǎo)電水凝膠，該專利首先利用殼聚糖制備水凝膠，再把通過電化學(xué)法制備的聚吡咯利用球磨粉碎后摻入水凝膠中得到了聚吡咯水凝膠，此種水凝膠具有較好的導(dǎo)電性與生物親和性，但其制作工藝較為復(fù)雜，成型困難。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明旨在提供一種具有自愈合性能和生物親和性的導(dǎo)電水凝膠制備方法及加工方法，該水凝膠具有制備簡單，環(huán)保，易于加工等特點(diǎn)，利用其制備特性，可通過3d打印，擠出打印，絲網(wǎng)印刷，填充模具等方式制作復(fù)雜2D或3D圖案，可以應(yīng)用于電子紋身，生物電極，生物傳感器等方面。