1.一種通過微波輔助制備應變響應導電水凝膠的方法,該方法包括如下步驟:
1)將聚乙烯醇顆粒溶解在去離子水中制備質(zhì)量百分比濃度為5至20%的聚乙烯醇溶液;
2)將聚乙烯吡咯烷酮顆粒溶解在去離子水中制備質(zhì)量百分比濃度為10至45%的聚乙烯吡咯烷酮溶液;
3)反應基體溶液的制備
將步驟1)所得到的聚乙烯醇溶液和步驟2)所得到的聚乙烯吡咯烷酮溶液按體積比9:3至3:3的比例混合攪拌均勻后得到反應基體溶液;
4)反應溶液的制備
將占反應基體溶液重量0.5~1.5%的納米纖維素和占反應基體溶液重量0.03~0.05%的氯化鐵加入到10重量份的去離子水中,在超聲波條件下均勻混合,得到應變響應導電水凝膠的導電相溶液,然后,將導電相溶液加入到3)步驟中所得到的反應基體溶液中,在超聲波條件下分散均勻,得到混合均勻的溶液;
5)微波輔助加熱凝膠化
將步驟4)中得到的反應溶液在600W微波下加熱1至6分鐘,優(yōu)選為3分鐘,待溶液變成棕紅色之后取出,攪拌條件下,滴加占混合溶液體積1至3%,優(yōu)選為1%,的質(zhì)量百分比濃度為10%的硫酸,待溶液由棕紅色變?yōu)橥该鳡顟B(tài),停止攪拌,然后冷卻至室溫即可得到應變響應導電水凝膠。
2.根據(jù)權利要求1所述的通過微波輔助制備應變響應導電水凝膠的方法,其特征在于,所述步驟1)中采用的聚乙烯醇顆粒為具有17-22萬的重均分子量且醇解度約為88%的聚乙烯醇顆粒,進一步優(yōu)選為PVA17-88,所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為7-15%,進一步優(yōu)選為8-10%,更進一步優(yōu)選為8%。
3.根據(jù)權利要求1所述的通過微波輔助制備應變響應導電水凝膠的方法,其特征在于,所述步驟2)中所述聚乙烯吡咯烷酮粉末為具有1-7萬的重均分子量的聚乙烯吡咯烷酮粉末,優(yōu)選為聚乙烯吡咯烷酮K-30,所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為10-25%;進一步優(yōu)選為20-25%,更進一步優(yōu)選為20%。
4.根據(jù)權利要求1所述的通過微波輔助制備應變響應導電水凝膠的方法,其特征在于,所述步驟3)中所述步驟1)所得到的聚乙烯醇溶液和步驟2)所得到的聚乙烯吡咯烷酮溶液混合體積比優(yōu)選為9:3至6:3,進一步優(yōu)選為7:3至5:3,更進一步優(yōu)選為7:3。
5.根據(jù)權利要求1所述的通過微波輔助制備應變響應導電水凝膠的方法,其特征在于,所述步驟4)中添加納米纖維素和氯化鐵的量分別為占反應基體溶液重量的0.5~1.0%和0.04~0.05%,進一步優(yōu)選為占反應基體溶液重量的1.0%和0.045%。
6.根據(jù)權利要求1所述的通過微波輔助制備應變響應導電水凝膠的方法,其特征在于,所述方法不添加有機溶劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑,以及不采用紫外光誘導。
7.根據(jù)權利要求1所述的通過微波輔助制備應變響應導電水凝膠的方法,其特征在于,所述制備方法包括如下步驟:
1)將10g聚乙烯醇顆粒PVA17-88加入115mL去離子水中在磁力攪拌加熱條件下配制成質(zhì)量百分比濃度為8%的溶液;
2)將5g聚乙烯吡咯烷酮粉末K-30加入到20mL去離子水中在超聲波條件下配制成質(zhì)量百分比濃度為20%的聚乙烯吡咯烷酮溶液;
3)反應基體溶液制備
將步驟1)得到的聚乙烯醇溶液和步驟2)得到的聚乙烯吡咯烷酮溶液按體積比7:3的比例混合攪拌均勻后配得100mL的反應基體溶液,
4)反應溶液制備
將占反應基體溶液重量1.0%的納米纖維素(1.0g)和占反應基體溶液重量0.045%的氯化鐵(45mg)加入到10mL去離子水中,在超聲波條件下均勻混合,得到應變響應導電水凝膠的導電相溶液,最后,將導電相溶液加入到反應基體溶液中,在超聲波條件下分散均勻,得到混合均勻的溶液;
5)微波輔助加熱凝膠化
將步驟4)中得到的反應溶液在600W微波下加熱3min,待溶液變成棕紅色之后取出,攪拌條件下滴加占混合溶液體積1%的質(zhì)量百分比濃度為10%的硫酸,溶液由棕紅色變?yōu)橥该鳡顟B(tài),然后冷卻至室溫即得到水凝膠。
8.一種具有應變響應導電特性的水凝膠,所述水凝膠通過根據(jù)權利要求1至7中任意一項所述的制備方法制備,所述水凝膠在承受6.2MPa的拉應力下,伸長率最高達到820%;在壓縮形變量為80%條件下循環(huán)8次恢復率維持在97.6%以上;當所述水凝膠伸長率達到400%時,水凝膠的電阻變化為原來5.2倍,當水凝膠壓縮率達到50%時,水凝膠的電阻變化為原來的0.4倍。