[發明專利]一種界面增強的多層復合導電凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 202210322272.8
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114835931A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 彭爭春;徐秀茹;何楚斌;陳宇軒
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L33/26;C08L1/28;C08L5/00;C08L39/06;C08K3/16;C08F251/02;C08F220/56;C08F220/58;C08F251/00;C08F271/02;C08F2/44;C09D165/00;C09D125
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉

本發明公開一種界面增強的多層復合導電凝膠及其制備方法。所述多層復合導電凝膠包括n層凝膠層和n?1層界面層，所述n層凝膠層和所述n?1層界面層交替層疊設置，沿著層疊的方向依次為第一凝膠層、第一界面層、第二凝膠層、第二界面層、……、第n?1界面層、第n凝膠層，其中，n為大于等于2的整數。本發明該界面層作為凝膠層之間的鍵合界面，在相鄰的凝膠層之間構建互鎖結構單元，使得多層復合導電凝膠具有出色的拉伸性、良好的拉伸強度、良好的彈性模量和較高的韌性，還具有優異的界面穩定性和良好的抗疲勞性。作為可拉伸應變傳感器，還具有良好的導電性、靈敏的應變傳感性能、寬泛的應變響應范圍和出色的響應穩定性。

技術領域

本發明涉及導電凝膠技術領域，尤其涉及一種界面增強的多層復合導電凝膠及其制備方法。

背景技術

導電凝膠是物理或化學交聯的三維聚合物網絡，具有類似人體細胞基質的網絡結構，大多數凝膠與肌肉和皮膚組織具有相近的楊氏模量，具有良好的機械柔韌性、環境穩定性、生物相容性，因此在柔性導電材料中得到廣泛的研究和應用，如可穿戴電極、能量轉換和儲存器件、傳感器、可植入的醫療和生物設備、致動器。具有梯度模量的導電凝膠作為一種新興的導電凝膠結構，由于其類似于人體皮膚結構中的彈性模量由表皮到真皮層從高模量到低模量的漸變結構，有望對傳感器信號的靈敏度及量程范圍有較大地提升作用。

然而目前已報道的梯度模量凝膠的制備方法往往通過電場誘導法或者顆粒沉降等方法來實現梯度模量。例如，研究者報道了一種多級梯度模量離子凝膠聚合物材料(Advanced Materials,2021,2008486)，實現了從0.3kPa到2.5MPa的模量梯度變化。然而，該工作主要是通過在制備過程中在前驅體溶液兩端施加單一電場，來誘導前驅體中的帶電材料聚集在電場電極的附近形成梯度濃度并進行固化交聯反應獲得。中國專利局公開的CN109096504B主要是以疏水白炭黑、疏水氧化硅、疏水高分子顆粒、疏水碳納米顆粒、疏水金屬氧化硅顆粒、疏水氣凝膠顆粒等顆粒在凝膠中具有不同的沉降速度來制備梯度凝膠。上述方法盡管實現了梯度模量漸變的凝膠材料，然而具有如下問題：電場的施加具有一定局限性，使得材料內部具體的模量組合與分布具有未知性的弊端；同樣，依靠材料的沉降速度差異來制備的梯度模量凝膠，其材料實際的模量依賴粒子沉降具體情況，因此具有不可控性。

此外，中國專利局公開的文獻中，CN113769120A、CN112457449A公布了雙層凝膠的制備方案，主要采取先聚合一層，再聚合另一層的方法，將兩層凝膠結合在一起。這種雙層凝膠往往存在一個較差的界面，使得其在使用過程中穩定性較差，極大地影響了其使用壽命并限制了其應用領域。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種界面增強的多層復合導電凝膠及其制備方法，旨在解決現有凝膠層與凝膠層之間的界面不穩定的問題。

本發明的技術方案如下：

一種界面增強的多層復合導電凝膠，其中，包括n層凝膠層和n-1層界面層，所述n層凝膠層和所述n-1層界面層交替層疊設置，沿著層疊的方向依次為第一凝膠層、第一界面層、第二凝膠層、第二界面層、……、第n-1界面層、第n凝膠層，其中，n為大于等于2的整數；

各層界面層各自獨立地包括界面導電劑，所述界面導電劑為微納米材料。

可選地，所述n層凝膠層的機械模量由大到小為：第一凝膠層＞第二凝膠層＞……＞第n凝膠層。

可選地，所述多層復合導電凝膠由依次層疊設置的第一凝膠層、第一界面層、第二凝膠層組成。

可選地，各層界面層各自獨立地包括界面導電劑，所述界面導電劑選自金屬鹽、金屬納米材料(如納米銀線、納米銀顆粒、納米銀片等)、導電聚合物、含有摻雜劑的導電高分子、導電碳材料中的一種或幾種；

各層界面層的厚度介于50納米至50微米之間。