[發(fā)明專利]自愈合凝膠的制備方法和利用該凝膠制備無界面行走凝膠機器人的方法

在審

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• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109897200A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 姜再興;鄭文慧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C08J3/09
• 分類號: C08J3/09;C08G75/02;C08K3/22;B29C64/112;B33Y10/00
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

自愈合凝膠的制備方法和利用該凝膠制備無界面行走凝膠機器人的方法，它涉及自愈合凝膠的制備方法和應用。它是要解決現(xiàn)有的自愈合凝膠愈合速度慢的技術問題。方法一：將含有羧基、羥基或氨基的二硫雜環(huán)類單體溶于有機溶劑Ⅰ中加熱反應，得到粘狀液中加入金屬離子，轉變?yōu)槟z；凝膠加熱后變?yōu)榈驼扯纫后w，再加入鹽類物質，得到強化自愈合凝膠。方法二：將單體加入到磁性物質分散液中加熱反應，得到的粘狀液中加入金屬離子，得到磁性自愈合凝膠。用強化自愈合凝膠3D打印機器人的軀干，用磁性自愈合凝膠3D打印機器人的四肢，再將軀干四肢接觸，愈合在一起，得到無界面行走凝膠機器人。本發(fā)明的凝膠1～8分鐘自愈合，可用于3D打印領域。

技術領域

本發(fā)明涉及自愈合凝膠的制備方法和應用方法，屬于化學合成及4D打印領域。

背景技術

4D打印最初定義為“3D打印+時間”，第四維度是時間。而如今4D打印的一種定義是當材料在某些刺激的環(huán)境下，例如熱、水、光、pH等，3D打印的結構特性或功能隨著時間發(fā)生變化的性質。4D打印是在3D打印的基礎上對智能材料的跨學科研究。4D打印在各種研究領域引起了廣泛關注，并在智能可穿戴設備、人造肌肉以及生物領域中具有廣泛的潛在應用。

自愈合凝膠在生活中變的越來越重要，因為凝膠的愈合性實現(xiàn)了可重復利用，低成本的理念。在《RSC前沿》(RSC Advances)2017年第7期的21476頁上的文章《磁性自愈合聚(乙烯醇)復合水凝膠的制備》(Facile fabrication of a magnetic self-healing poly(vinyl alcohol)composite hydrogel)公開了一種自愈合凝膠，該自愈合凝膠通過PVA摻雜磁性粒子制備的，這種自愈合凝膠的愈合時間長達到12h，愈合速度慢。

發(fā)明內容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的自愈合凝膠愈合速度慢的技術問題，而提供自愈合凝膠的制備方法和利用該凝膠制備無界面行走凝膠機器人的方法。

本發(fā)明的自愈合凝膠的制備方法，按以下步驟進行：

一、將含有羧基、羥基或氨基的二硫雜環(huán)類單體溶于有機溶劑Ⅰ中，攪拌均勻，放置于70～80℃水浴中加熱，至使懸濁液變成澄清透明狀；然后在劇烈攪拌下加入自由基淬滅劑，在溫度為70～80℃的條件下劇烈攪拌5～12min，得到粘狀液；

二、將金屬離子溶液加入到粘狀液中，粘狀液轉變?yōu)槟z；在溫度為90～100℃的水浴中繼續(xù)加熱10～20min，使凝膠變?yōu)榈驼扯纫后w；

三、在溫度為90～100℃的水浴中，將鹽類物質加入到低粘度液體中，攪拌至無塊狀物，降至室溫，得到強化自愈合凝膠。

上述的強化自愈合凝膠的愈合速度快，可以快速成凝膠，打印成型性好。

本發(fā)明的自愈合凝膠的制備方法，還可以按以下步驟進行：

一、將磁性物質加入到有機溶劑Ⅱ中，超聲分散均勻，得到磁性物質分散液；

二、將含有羧基、羥基或氨基的二硫雜環(huán)類單體加入到磁性物質分散液中，攪拌均勻后置于溫度為70～80℃的水浴中加熱，直至懸濁液變成澄清透明狀，然后在劇烈攪拌下加入自由基淬滅劑，在溫度為70～80℃的條件下劇烈攪拌5～12min，得到黑色的粘狀液；

三、將金屬離子溶液加入到粘狀液中，粘狀液轉變?yōu)槟z，即為磁性自愈合凝膠。

上述的磁性自愈合凝膠在溫度為90～100℃的水浴中加熱10～20min，可變成低粘度液體，用于3D打印。該自愈合凝膠可在電磁場的作用下移動。愈合速度快，材料機械性能好，快速形成凝膠，打印效果好。

利用自愈合凝膠制備無界面行走凝膠機器人的方法，按以下步驟進行：