[發(fā)明專利]一種多模式形變的水凝膠變形器及其制備方法與變形方式

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011118464.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112239547B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳濤;陸歡歡;張佳瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J7/00;C08F285/00;C08F251/00;C08F220/54;C08F222/38;C08L51/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

1.一種多模式形變的水凝膠變形器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)制備雙層水凝膠：將海藻酸鈉、丙烯酰胺、N,N’-亞甲基雙丙烯酰、2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮溶解在水中得到預(yù)聚液1；將N-異丙基丙烯酰胺、N,N’-亞甲基雙丙烯酰、2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮溶解在水中得到預(yù)聚液2；

將預(yù)聚液1加入到模具中并密封，引發(fā)聚合得到形狀記憶層水凝膠，將預(yù)聚液2加入到形狀記憶層水凝膠上層并密封，引發(fā)聚合得到具有形狀記憶和變形功能的雙層水凝膠；

(2)制備多模式形變的水凝膠變形器：使用外力將步驟(1)制備的雙層水凝膠獲得臨時形狀，再將具有臨時形狀的雙層水凝膠放入金屬離子溶液中固定臨時形狀，即得到多模式形變的水凝膠變形器；

所述金屬離子溶液中金屬離子為Mg²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Al³⁺、Eu³⁺、Tb³⁺、Ce³⁺、Fe³⁺中任一種或多種；

所述金屬離子溶液中金屬離子的濃度為0.01～1mol/L；

步驟(2)中在金屬離子溶液中固定的時間為5s～20min。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模式形變的水凝膠變形器的制備方法，其特征在于，所述預(yù)聚液1海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％～4％，丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～30％,N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％～0.3％，2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％～0.3％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模式形變的水凝膠變形器的制備方法，其特征在于，所述預(yù)聚液2N-異丙基丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～30％，N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％～0.3％，2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％～0.3％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模式形變的水凝膠變形器的制備方法，其特征在于，所述金屬離子為Fe³⁺，濃度為0.05～0.1mol/L，固定的時間為20s～5min；或所述的金屬離子為Ca²⁺，濃度為0.1～0.5mol/L，固定時間為1～10min。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項所述的制備方法制備的多模式形變的水凝膠變形器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多模式形變的水凝膠變形器的變形方式，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將具有臨時形狀的所述水凝膠變形器置于熱水中浸泡，所述水凝膠變形器自發(fā)產(chǎn)生形變；

(2)將形變后的水凝膠變形器置于冷水中浸泡，在沒有外力的作用下水凝膠變形器恢復(fù)成步驟(1)的臨時形狀；

(3)重復(fù)步驟(1)所述水凝膠變形器自發(fā)產(chǎn)生形變；重復(fù)步驟(2)在沒有外力的作用下水凝膠變形器恢復(fù)成步驟(1)的臨時形狀；即通過連續(xù)重復(fù)步驟(1)和步驟(2)，通過控制環(huán)境溫度實現(xiàn)水凝膠變形器多模式形變。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多模式形變的水凝膠變形器的變形方式，其特征在于，所述熱水的溫度為45～90℃，所述冷水的溫度為0～30℃。