本發(fā)明涉及柔性傳感器材料，具體涉及一種藻藍(lán)素水凝膠傳感器及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、水凝膠柔性傳感器是近幾年發(fā)展起來的新型柔性傳感器，能將人類及機(jī)器的各種運(yùn)動信息轉(zhuǎn)化為電信號，廣泛用于仿生皮膚、可穿戴設(shè)備、軟機(jī)器人等領(lǐng)域。藻藍(lán)素是從天然藍(lán)藻等藻類生物中提取的提取物，具有抗氧化、抗炎、抗凋亡的特性，在食品、藥品和化妝品領(lǐng)域均有著廣泛應(yīng)用，2013年被美國食品和藥物管理局(fda)批準(zhǔn)用作食品著色劑。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，基于藻藍(lán)素水凝膠傳感器的產(chǎn)品未見報道。且純藻藍(lán)素水溶液即使經(jīng)過反復(fù)的冷凍處理、加熱處理或傳統(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)均不能形成水凝膠產(chǎn)品，純藻藍(lán)素水溶液仍保持溶液狀態(tài)。且現(xiàn)有的物理交聯(lián)法制備水凝膠常常難以扛住外界的機(jī)械應(yīng)力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于目前存在的上述不足，本發(fā)明提供一種藻藍(lán)素水凝膠傳感器及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明的藻藍(lán)素水凝膠傳感器能載重3.3kg的重物不被拉斷；具有強(qiáng)的應(yīng)力、應(yīng)變和電導(dǎo)率，同時也具有很好的抗干燥、抗凍和細(xì)胞相容性等優(yōu)點(diǎn)。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種藻藍(lán)素水凝膠傳感器，按照質(zhì)量份數(shù)計，所述藻藍(lán)素水凝膠傳感器的原料如下：藻藍(lán)素2～7份、聚乙烯醇10～13份、乙二醇35～55份、蘋果酸鈉10～15份、水100份。

3、依照本發(fā)明的一個方面，所述聚乙烯醇的重均分子量為140000-180000，醇解度為99％。

4、依照本發(fā)明的一個方面，所述藻藍(lán)素水凝膠傳感器包括長條狀的柔性傳感器主體，所述柔性傳感器主體的長度方向的兩端分別包覆設(shè)有銅箔連接帶，所述銅箔連接帶與導(dǎo)線連接。

5、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了上述藻藍(lán)素水凝膠傳感器的制備方法，包括以下步驟：

6、s1、將2～7份的藻藍(lán)素、10～13份的聚乙烯醇、35～55份的乙二醇、10～15份的蘋果酸鈉和100份的去離子水進(jìn)行混合并分散混勻后，于90～100℃溫度下進(jìn)行攪拌1～4h，制得混配溶液；

7、s2、將所述混配溶液倒入模具中并在室溫下放置4～48h，獲得成品柔性傳感器。

8、依照本發(fā)明的一個方面，步驟s1中，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為1000～1800r/min。

9、依照本發(fā)明的一個方面，所述模具為包括標(biāo)準(zhǔn)啞鈴型模具、塑料管模具中的任意一種。

10、依照本發(fā)明的一個方面，所述塑料管模具的內(nèi)徑為1.5～2cm，長度為4～5cm。

11、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了上述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器在可穿戴柔性材料中的應(yīng)用。

12、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了上述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器在導(dǎo)電材料中的應(yīng)用。

13、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了上述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器在智能屏觸屏材料中的應(yīng)用。

14、本發(fā)明的有益效果：

15、(1)相對現(xiàn)有的純藻藍(lán)素水溶液即使經(jīng)過反復(fù)的冷凍處理、加熱處理或傳統(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)均不能形成水凝膠產(chǎn)品，本發(fā)明的采用聚乙烯醇及乙二醇分子結(jié)構(gòu)中的羥基、蘋果酸鈉分子上的羥基/羧基與藻藍(lán)素分子上的羥基形成氫鍵、加速藻藍(lán)素水凝膠形成、縮短制備時間，簡化制備流程且綠色，并顯著強(qiáng)化其力學(xué)性能。

16、(2)本發(fā)明的藻藍(lán)素、聚乙烯醇、乙二醇、蘋果酸鈉和水分子間形成超氫鍵網(wǎng)絡(luò)，利用這種超氫鍵網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步降低水凝膠的凝固點(diǎn)，并抑制水凝膠中水分的蒸發(fā)，從而顯著提高藻藍(lán)素基水凝膠的抗凍能力及抗干燥能力，最終實現(xiàn)強(qiáng)力學(xué)性能、強(qiáng)抗凍能力、強(qiáng)抗干燥能力、細(xì)胞相容性多個優(yōu)勢的有效融合，克服傳統(tǒng)柔性傳感器單一性能好，其它性能差的缺陷。

17、(3)本發(fā)明的藻藍(lán)素水凝膠傳感器能載重3.3kg的重物不被拉斷；具有強(qiáng)的應(yīng)力、應(yīng)變和電導(dǎo)率，同時也具有很好的抗干燥、抗凍和細(xì)胞相容性等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種藻藍(lán)素水凝膠傳感器，其特征在于，按照質(zhì)量份數(shù)計，所述藻藍(lán)素水凝膠傳感器的原料如下：藻藍(lán)素2～7份、聚乙烯醇10～13份、乙二醇35～55份、蘋果酸鈉10～15份、水100份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器，其特征在于，所述聚乙烯醇的重均分子量為140000-180000，醇解度為99％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器，其特征在于，所述藻藍(lán)素水凝膠傳感器包括長條狀的柔性傳感器主體，所述柔性傳感器主體的長度方向的兩端分別包覆設(shè)有銅箔連接帶，所述銅箔連接帶與導(dǎo)線連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一所述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為1000～1800r/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器的制備方法，其特征在于，所述模具為包括標(biāo)準(zhǔn)啞鈴型模具、塑料管模具中的任意一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器的制備方法，其特征在于，所述塑料管模具的內(nèi)徑為1.5～2cm，長度為4～5cm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一所述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器或權(quán)利要求4～7任一所述的制備方法制備得到的藻藍(lán)素水凝膠傳感器藻藍(lán)素水凝膠傳感器在可穿戴柔性材料中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一所述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器或權(quán)利要求4～7任一所述的制備方法制備得到的藻藍(lán)素水凝膠傳感器藻藍(lán)素水凝膠傳感器在導(dǎo)電材料中的應(yīng)用。

10.權(quán)利要求1～3任一所述的藻藍(lán)素水凝膠傳感器或權(quán)利要求4～7任一所述的制備方法制備得到的藻藍(lán)素水凝膠傳感器藻藍(lán)素水凝膠傳感器在智能屏觸屏材料中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于柔性傳感器材料技術(shù)領(lǐng)域，具體一種藻藍(lán)素水凝膠傳感器及其制備方法和應(yīng)用，按照質(zhì)量份數(shù)計，所述藻藍(lán)素水凝膠傳感器的原料如下：藻藍(lán)素2～7份、聚乙烯醇10～13份、乙二醇35～55份、蘋果酸鈉10～15份、水100份。本發(fā)明的藻藍(lán)素水凝膠傳感器能載重3.3Kg的重物不被拉斷；具有強(qiáng)的應(yīng)力、應(yīng)變和電導(dǎo)率，同時也具有很好的抗干燥、抗凍和細(xì)胞相容性等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：許愛榮,蘭靜雯,梅子靜,魏子涵,劉汝寬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22