智能水凝膠器件及其控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能水凝膠器件及其控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)電場(chǎng)敏感的智能凝膠材料在電場(chǎng)的刺激下可以發(fā)生溶脹、收縮或彎曲，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。電場(chǎng)敏感水凝膠一般由聚電解質(zhì)構(gòu)成，其響應(yīng)性是由于溶液中自由離子在直流電場(chǎng)下的定向移動(dòng)，從而造成凝膠內(nèi)外離子濃度不均勻，產(chǎn)生滲透壓變化而引起凝膠變形。將這種水凝膠置于電解質(zhì)溶液中，在電場(chǎng)刺激下，凝膠會(huì)發(fā)生體積或開關(guān)變化，實(shí)現(xiàn)由電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，因而在傳感器、藥物遞送等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及以人工肌肉為代表的仿生材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]但現(xiàn)有的凝膠始終存在導(dǎo)電性和動(dòng)力特性仍不理想的問題，使得現(xiàn)有凝膠在電場(chǎng)中的敏感性較差，導(dǎo)致控制凝膠應(yīng)激變形的范圍受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種智能水凝膠器件及其控制裝置，有效提高水凝膠在電場(chǎng)中的敏感性，從而擴(kuò)大了控制水凝膠應(yīng)激變形的范圍。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供一種智能水凝膠器件，包括:至少兩層液態(tài)金屬層、至少一層水凝膠層以及連接電極；
[0006]所述液態(tài)金屬層與所述水凝膠層相互交疊設(shè)置;各液態(tài)金屬層分別連接所述連接電極。
[0007]優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬層采用噴霧打印方式設(shè)置于所述水凝膠層的上表面和下表面。
[0008]優(yōu)選地，所述智能水凝膠器件包括:第一液態(tài)金屬層、第一水凝膠層、第二液態(tài)金屬層、第二水凝膠層、第三液態(tài)金屬層、第三水凝膠層及第四液態(tài)金屬層；
[0009]所述水凝膠單元由上到下的順序依次設(shè)置所述第一液態(tài)金屬層、第一水凝膠層、第二液態(tài)金屬層、第二水凝膠層、第三液態(tài)金屬層、第三水凝膠層及第四液態(tài)金屬層。
[0010]優(yōu)選地，所述水凝膠為親水性高分子水凝膠。
[0011]優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬為鎵、鎵銦合金、鎵銦錫合金、鉍銦錫合金或水銀。
[0012]優(yōu)選地，所述連接電極為金、銀、鈦或鎳。
[0013]第二方面，本發(fā)明提供一種智能水凝膠控制裝置，包括:上述任一所述的智能水凝膠器件及控制電路；
[0014]所述智能水凝膠器件通過連接電極與所述控制電路連接。
[0015]優(yōu)選地，所述智能水凝膠器件中的各液態(tài)金屬層分別通過連接電極與所述控制電路連接。
[0016]優(yōu)選地，所述控制電路通過所述連接電極向所述液態(tài)金屬層施加電壓，以使所述智能水凝膠器件產(chǎn)生形變。
[0017]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的智能水凝膠器件及其控制裝置，通過液態(tài)金屬層和水凝膠層相互交疊設(shè)置，由控制電路向液態(tài)金屬層施加電壓，以使所述智能水凝膠器件產(chǎn)生形變。由此，有效提高水凝膠在電場(chǎng)中的敏感性，從而擴(kuò)大了控制水凝膠應(yīng)激變形的范圍。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的智能水凝膠器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的智能水凝膠器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為圖2中的智能水凝膠器件的形變效果圖；
[0021 ]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例提供的智能水凝膠器件的俯視圖；
[0022]圖5為圖4中沿A-A’方向的智能水凝膠控制裝置的截面圖；
[0023]圖6為本發(fā)明一實(shí)施例提供的智能水凝膠控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他的實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的智能水凝膠器件，如圖1所述，本實(shí)施例的智能水凝膠器件，包括:至少兩層液態(tài)金屬層11、至少一層水凝膠層12以及連接電極13。
[0026]所述液態(tài)金屬層11與所述水凝膠層12相互交疊設(shè)置;各液態(tài)金屬層11分別連接所述連接電極13。
[0027]在實(shí)際應(yīng)用中，可采用噴霧打印技術(shù)，將液態(tài)金屬層設(shè)置于水凝膠層的上表面和下表面。液態(tài)金屬在被噴出后形成的小液滴在空氣中迅速被氧化，從而保證了基底之間的潤(rùn)濕性，擴(kuò)大了可打印的基底材料的種類。
[0028]優(yōu)選地，可通過一定組合順序的分層凝膠固化和液態(tài)金屬的噴墨打印，將具有高導(dǎo)電性的液態(tài)金屬按照一定的圖案設(shè)計(jì)填充到具有電場(chǎng)響應(yīng)的凝膠材料中。
[0029]上述的水凝膠為親水性高分子水凝膠。例如，可采用多糖類(淀粉、纖維素、海藻酸、透明質(zhì)酸，殼聚糖等)或多肽類(膠原、聚L-賴氨酸、聚L-谷胺酸等)。還可為合成的親水高分子水凝膠包括醇、丙烯酸及其衍生物類(聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚N-聚代丙烯酰胺等)。
[0030]上述的液態(tài)金屬可為金屬或合金。例如可為金屬鎵、銦、錫、鉍或水銀;還可為上述金屬的合金，如鎵銦合金、鎵銦錫合金或鉍銦錫合金等。當(dāng)然，可根據(jù)實(shí)際情況選取其它合適的液態(tài)金屬，本實(shí)施例不對(duì)其進(jìn)行限定。
[0031]上述的連接電極可采用金、銀、鈦或鎳等，其它適應(yīng)性的連接電極本實(shí)施例不對(duì)其進(jìn)行限定。
[0032 ]在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可將上述的連接電極13連接控制電路，由控制電路向液態(tài)金屬層施加電信號(hào)，從而使智能水凝膠器件產(chǎn)生形變。
[0033]本實(shí)施例的智能水凝膠器件，通過液態(tài)金屬層和水凝膠層相互交疊設(shè)置，由控制電路向液態(tài)金屬層施加電壓，以使所述智能水凝膠器件產(chǎn)生形變。由此，有效提高水凝膠在電場(chǎng)中的敏感性，從而擴(kuò)大了控制水凝膠應(yīng)激變形的范圍。
[0034]除如圖1所示的單層水凝膠結(jié)構(gòu)的智能水凝膠器件外，智能水