)的一半；
[0038] (3)使用前，將所述壓電凝膠依次浸泡于60wt%~Owt%且質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次遞減的 乙醇溶液中各化~化，W免壓電凝膠內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致其破碎，直至所述壓電凝膠完全 恢復(fù)彈性，最后浸泡于中性電解質(zhì)溶液（如憐酸氨二鋼、硫酸鋼或氯化裡等電解質(zhì)溶液）中 直至所述電解質(zhì)溶液完全滲透所述壓電凝膠，即可呈現(xiàn)壓電特性。
[0039] 實(shí)施例1
[0040] (1)將甲基丙締酸徑乙醋她MA)與去離子水按體積比7:3混合，再加入用量的 0. 1%質(zhì)量的二甲基丙締酸乙二醇醋作為交聯(lián)劑，W及甲基丙締酸徑乙醋用量的1. 4%質(zhì)量 的N，N，Ν'，Ν' -四甲基乙二胺燈EMED)作為催化劑，混合均勻并在4°C條件下靜置保存，命名 此混合溶液為溶液A，配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)20 %的過硫酸錠溶液作為氧化劑，命名此溶液為溶液 B，溶液A與溶液B按體積比15:1的混合均勻，迅速倒入模具中，48小時(shí)后從模具中取出，形 成高度10mm，直徑16mm的圓柱狀凝膠；
[0041] (2)將圓柱狀凝膠浸泡在化咯單體與乙醇W1:10的體積混合的溶液中，靜置24小 時(shí)，得到復(fù)合有聚化咯的聚甲基丙締酸徑乙醋水凝膠；
[004引 做將復(fù)合有聚化咯的聚甲基丙締酸徑乙醋水凝膠，逐步浸泡于50 %，40 %， 30 %，20 %，10 %，5 %體積比的乙醇水溶液中，每種溶液靜置浸泡四小時(shí)，最后浸泡于去離 子水中24小時(shí)；將靜置于去離子水中的復(fù)合有聚化咯的聚甲基丙締酸徑乙醋水凝膠取出， 浸泡于0. 2摩爾每升憐酸氨二鋼，0. 1摩爾每升氯化鋼的混合溶液中，靜置保存，得到具有 壓電特性的彈性體水凝膠材料。
[004引 實(shí)施例2
[0044] W所述的相同步驟重復(fù)實(shí)施例1，區(qū)別在于，W苯胺單體取代化咯單體，制備出的 圓柱形凝膠的高度為20mm，直徑為30mm。
[004引實(shí)施例3
[0046] (1)將丙締酸與去離子水按體積比6:4混合，再加入丙締酸質(zhì)量的0. 1%的二丙締 酸乙二醇醋作為交聯(lián)劑，混合均勻并在10°C條件下靜置保存，命名此混合溶液為溶液A，配 置質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的過硫酸錠溶液作為氧化劑，同樣在10°C條件下靜置保存，命名此溶液為 溶液B，溶液A與溶液B按體積比50:1的混合均勻，迅速倒入模具中，96小時(shí)后從模具中取 出，形成長寬高為20mm的立方體凝膠；
[0047] (2)將立方體凝膠浸泡在化咯單體與乙醇W1:20的體積混合的溶液中，靜置48小 時(shí)，得到復(fù)合有聚化咯的立方體凝膠；
[0048] (3)將復(fù)合有聚化咯的立方體凝膠，20°C條件下逐步浸泡于60%，45%，30%^及 15%體積比的乙醇水溶液中，每種溶液靜置浸泡化，最后浸泡于去離子水中24小時(shí)；將靜 置于去離子水中的復(fù)合有聚化咯的立方體凝膠取出，浸泡于0. 2摩爾每升LiCl，0. 1摩爾每 升氯化鋼的混合溶液中，靜置保存，得到具有壓電特性的彈性體水凝膠材料。
[004引實(shí)施例4
[0050] (1)將丙締酷胺與去離子水按體積比8:2混合，再加入丙締酷胺質(zhì)量的0. 05%的 二丙締酸乙二醇醋作為交聯(lián)劑，混合均勻并在〇°C條件下靜置保存，命名此混合溶液為溶液 A;配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的過硫酸錠溶液作為氧化劑，并加入丙締酷胺用量的1%質(zhì)量的二亞 乙基Ξ胺作為催化劑，同樣在〇°C條件下靜置保存，命名此溶液為溶液B，溶液A與溶液B按 體積比2:1的混合均勻，迅速倒入模具中，24小時(shí)后從模具中取出，形成長寬高為10mm的立 方體凝膠；
[0051] 似將立方體凝膠浸泡在化咯單體與乙醇W3:17的體積混合的溶液中，靜置12小 時(shí)，得到復(fù)合有聚化咯的立方體凝膠；
[005引 做將復(fù)合有聚化咯的立方體凝膠，20°C條件下逐步浸泡于40%，30%，20%， 10%W及5%體積比的乙醇水溶液中，每種溶液靜置浸泡化，最后浸泡于去離子水中24 小時(shí)；最后將靜置于去離子水中的復(fù)合有聚化咯的立方體凝膠取出，浸泡于0. 2摩爾每升 LiCl，0. 1摩爾每升氯化鋼的混合溶液中，靜置保存，得到具有壓電特性的彈性體水凝膠材 料。
[00閲實(shí)施例5
[0054] W所述的相同步驟重復(fù)實(shí)施例1，區(qū)別在于，W甲基丙締酸徑乙醋用量的2%質(zhì)量 的N，N，Ν'，Ν' -四甲基乙二胺燈EMED)作為催化劑。
[00財(cái) 實(shí)施例6
[0056] W所述的相同步驟重復(fù)實(shí)施例1，區(qū)別在于，W甲基丙締酸徑乙醋用量的0. 2%質(zhì) 量的二甲基丙締酸乙二醇醋作為交聯(lián)劑。
[0057] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
[0058] 圖1為本發(fā)明壓電凝膠的結(jié)構(gòu)W及壓電原理示意圖，凝膠內(nèi)部具有微米級(jí)孔結(jié) 構(gòu)，鹽離子溶液充盈其中，承受壓力時(shí)，引起凝膠中的導(dǎo)電聚合物的P型滲雜使其主鏈?zhǔn)?電子，使主鏈帶有正電荷，孔結(jié)構(gòu)中的負(fù)離子可W沿著壓力方向運(yùn)動(dòng)，而正離子與帶正電荷 的導(dǎo)電高分子主鏈排斥而不能運(yùn)動(dòng)，負(fù)離子的定向移動(dòng)產(chǎn)生壓電效應(yīng)；圖2為實(shí)施例1的場(chǎng) 發(fā)射掃描電鏡結(jié)果圖，可見凝膠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有豐富的微米級(jí)的孔狀結(jié)構(gòu)，利于凝膠壓電 效應(yīng)的產(chǎn)生；圖3為實(shí)施例1制備的壓電凝膠的壓電電流的結(jié)果數(shù)據(jù)圖，應(yīng)力引起導(dǎo)電水凝 膠相應(yīng)的應(yīng)變效果，同時(shí)電流表記錄在應(yīng)變過程的電流信號(hào)，可見電流隨著應(yīng)變的產(chǎn)生而 產(chǎn)生，證實(shí)此壓電凝膠具有明顯的壓電效應(yīng)。
[0059] 對(duì)實(shí)施例2-實(shí)施例6進(jìn)行測(cè)試，也可得到類似的結(jié)果，在實(shí)施例1-實(shí)施例6的 壓電凝膠中，含水量為20%~45%，聚丙締酷胺類凝膠物質(zhì)與導(dǎo)電聚合物的質(zhì)量比約為 10:1~100:1，當(dāng)質(zhì)量比為13:1~24:1時(shí)，其壓電性能最優(yōu)。在場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡下觀察， 凝膠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔狀結(jié)構(gòu)的直徑約為2μπι~5μπι，孔狀結(jié)構(gòu)的體積約占?jí)弘娔z總體積 的 10%~50%。
[0060] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種壓電凝膠，其特征在于，所述壓電凝膠為多孔結(jié)構(gòu)，包括質(zhì)量比為10:1~ 100:1的彈性凝膠基底以及導(dǎo)電聚合物；其中，所述彈性凝膠基底具有式I的結(jié)構(gòu)其中，&為氫原子、甲基或乙基，r2為羥基、胺基、甲酯、乙酯、乙酯、丁1. 酯、異辛酯、羥乙酯、環(huán)氧丙酯、二甲氨乙酯、十六酯或十八酯，所述彈性凝膠基底用于在受 壓時(shí)形變從而使得所述導(dǎo)電聚合物中產(chǎn)生離子流動(dòng)，令所述壓電凝膠呈現(xiàn)壓電特性。2. 如權(quán)利要求1所述的壓電凝膠，其特征在于，所述導(dǎo)電凝膠還包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20%~45%的水。3. 如權(quán)利要求1所述的壓電凝膠，其特征在于，所述多孔結(jié)構(gòu)中，孔的直徑為2 μπι~ 5 μ m，所述孔在所述壓電凝膠中的體積分?jǐn)?shù)為10 %~50 %。4. 如權(quán)利要求1所述的壓電凝膠，其特征在于，所述導(dǎo)電聚合物為聚苯胺或聚吡咯。5. 如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的壓電凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 將凝膠溶液與過硫酸銨溶液混合，使得混合溶液中凝膠單體與過硫酸銨的質(zhì)量比 為10:1~100:1，完全固化得到彈性凝膠基底；所述凝膠溶液包括60wt. %~80wt. %的凝 膠單體以及〇. 〇5wt. %~0. 2wt. %的交聯(lián)劑；所述凝膠單體具有式II的結(jié)構(gòu)其中， 札為氫原子、甲基或乙基，R2為羥基、胺基、甲酯、乙酯、乙酯、丁酯、異辛酯、羥乙酯、環(huán)氧丙 酯、二甲氨乙酯、十六酯或十八酯； (2) 將所述彈性凝膠基底浸泡于導(dǎo)電聚合物單體的乙醇溶液中，使得所述導(dǎo)電聚合物 單體滲透入所述彈性凝膠基底，并發(fā)生聚合反應(yīng)，得到所述壓電凝膠，所述導(dǎo)電聚合物單體 的乙醇溶液中，所述導(dǎo)電聚合物單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~15%。6. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1)中的固化溫度為0°C~ l〇°C，所述過硫酸銨溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%~30%。7. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1)中的凝膠溶液或過硫酸銨 溶液還包括質(zhì)量為所述凝膠單體的1%~2%的催化劑。8. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟（2)之后，還包括步驟（3)，將所 述壓電凝膠洗滌后，浸泡于中性電解質(zhì)溶液中保存。9. 如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述步驟⑶中洗滌的方法具體為，將 所述壓電凝膠依次浸泡于60wt %~Owt %且質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次遞減的乙醇溶液中各2h~5h，直 至所述壓電凝膠完全恢復(fù)彈性。10. 如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的壓電凝膠應(yīng)用于可移植的壓電傳感器、壓電換 能器以及壓電發(fā)電器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓電凝膠，所述壓電凝膠為多孔結(jié)構(gòu)，包括質(zhì)量比為10:1～100:1的式I化合物以及導(dǎo)電聚合物；其中，所述導(dǎo)電聚合物用于提高所述壓電凝膠的物理導(dǎo)電性能，所述式I化合物的結(jié)構(gòu)式為其中，R1為氫、甲基或乙基，R2為羥基、胺基、甲酯、乙酯、乙酯、丁酯、異辛酯、羥乙酯、環(huán)氧丙酯、二甲氨乙酯、十六酯或十八酯，所述式I化合物作為彈性凝膠基底，用于在受壓時(shí)形變從而使得所述導(dǎo)電聚合物中產(chǎn)生離子流動(dòng)，令所述壓電凝膠呈現(xiàn)壓電特性。本發(fā)明還公開了該壓電凝膠的制備方法。本發(fā)明制備的壓電凝膠不僅具有導(dǎo)電以及壓電特性，同時(shí)還具有生物兼容性，在可移植的壓電傳感器、換能器以及發(fā)電器等方面都具有廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C08J9/42, C08G73/06, C08F222/14, C08L33/14, C08L33/02, C08F220/56, C08L33/26, C08F220/28, C08F220/06, C08J9/06
【公開號(hào)】CN105330885
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510870067
【發(fā)明人】楊光, 石志軍, 趙維瑋, 李思祥
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日