本发明属于复合材料和传感器，具体涉及一种超高拉伸导电水凝胶材料制备方法及其应用。
背景技术：
1、导电水凝胶是由亲水性聚合物组成的粘弹性材料，具有良好的导电性、可调整的机械性能和良好的生物相容性，可以很好地模拟人体皮肤的各种功能。当导电水凝胶被用作柔性传感器时，它可以根据运动形态的不同而自由变形，并具有优良的机械耐久性，在重复使用多次后仍能保持稳定的性能。水凝胶以其独特的柔韧性以及高效、低成本的制造工艺，在电子皮肤、可穿戴传感器、软体机器人和人机交互等领域具有广泛的应用前景。
2、然而，碳系导电水凝胶的力学性能差，严重限制其在大尺度运动监测的应用。这是因为碳材料的堆叠会破坏水凝胶的凝胶网络，在拉伸过程中容易发生脆断。一个可行的方法是提高碳材料在凝胶网络中的分散性，在拉伸过程中不会相互堆叠。同时，导电水凝胶的抗冻性能在其应用中也极为重要，在零下温度下，水凝胶中的水分会冻结，严重限制机械性能和传感性能。
3、因此，如何研发拥有超高机械性能和抗冻性能的导电水凝胶是一个重要的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种超高拉伸导电水凝胶材料制备方法及其应用。用以解决现有技术中碳材料的堆叠会破坏水凝胶的凝胶网络以及在零下温度中水凝胶中的水分会冻结，严重限制机械性能和传感性能的问题。
2、为了实现以上目的，本
技术实现要素：
采用如下技术方案：
3、本发明中提供了一种超高拉伸导电水凝胶材料的制备方法，具体包括如下步骤：
4、（1）cmc-na/pam/mxene导电水凝胶的制备：
5、在室温下，向羧甲基纤维素钠（cmc-na）溶液中加入丙烯酰胺(am)、n,n’-亚甲基双丙烯酰胺(mba)、过硫酸铵(aps)和mxene有机分散液，搅拌均匀制地预制液。
6、（2）将步骤1中制得的预制液移入模具，在烘箱中聚合反应2~6h，制得互穿网络的cmc-na/pam/mxene导电水凝胶。
7、（3）将制得的互穿网络的cmc-na/pam/mxene导电水凝胶浸泡在不同浓度的乙二醇水溶液中，经过溶剂置换后，制得超高拉伸导电水凝胶。
8、进一步地，步骤（1）中，mxene有机分散液包括mxene和n,n-二甲基甲酰胺，其中mxene和n,n-二甲基甲酰胺的比例为20-100mg:2.5ml。
9、进一步地，步骤（1）中，所述丙烯酰胺溶液制备方法为：将丙烯酰胺加入到蒸馏水中，在25℃下搅拌至完全溶解；所述丙烯酰胺溶液的浓度为23 wt%。
10、优选地，步骤（1）中，羧甲基纤维素钠(cmc-na)溶液、丙烯酰胺(am)、n,n-亚甲基双丙烯酰胺(mba)、过硫酸铵(aps)、mxene有机分散液和蒸馏水的用量比为0.25-1.25g:3g:0.02g:2g: 2.5ml:7.5ml。
11、进一步地，步骤（2）中，所述烘箱条件为真空且温度控制在40~60℃。
12、进一步地，步骤（3）中，所述乙二醇水溶液的浓度为20~60 wt%。
13、进一步地，步骤（3）中，所述溶剂置换为将水凝胶完全浸没在乙二醇水溶液，浸泡时间为2~4h，将水凝胶中的水分子部分替换为乙二醇溶液。
14、本发明中还提供了上述超高拉伸导电水凝胶在制备应变式柔性传感器中的应用。
15、应用过程中，所述超高拉伸导电水凝胶为丙烯酰胺单体首先发生原位自由基聚合反应，与cmc-na形成互穿网络，然后将mxene纳米片穿插聚合物网络中，聚合物链将mxene纳米片固定在凝胶基质中，超高拉伸导电水凝胶中pam的聚合物网络通过氢键与mxene纳米片中含氧、氟原子的官能团相互作用，进一步形成动态交联网络。
16、综上所述，由于采用了上述技术方案，发明内容的有益技术效果是：
17、本发明在制备过程中利用pam化学交联的网络与cmc-na形成互穿网络，将mxene纳米片穿插聚合物网络中，聚合物链将mxene纳米片固定在凝胶基质中，水凝胶中pam的聚合物网络通过氢键与mxene纳米片中含氧、氟原子的官能团相互作用，进一步形成动态交联网络。
18、本发明在制备过程中利用双有机溶剂协同的作用，提高了mxene纳米片和凝胶网络之间的界面作用，进一步提升了水凝胶的机械性能，其拉伸应变高达5928%，最大拉伸应力为40 kpa；同时也使其具有良好的抗干燥和抗冻能力，在室温下保存100天，拉伸应变可达2082%，即使在-20℃的环境下，拉伸应变也可达到3328%。
19、本发明中制备的mpae导电复合水凝胶可以精准监测人体微小的运动信息，如手指弯曲、手腕和手肘的活动、肌肉的振动以及眼皮跳动，具有良好的传感性能。
1.一种超高拉伸导电水凝胶材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种超高拉伸导电水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，mxene有机分散液包括mxene和n,n-二甲基甲酰胺，其中mxene和n,n-二甲基甲酰胺的比例为20-100mg:2.5ml。
3. 根据权利要求1所述的一种超高拉伸导电水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述浓度为23 wt%的丙烯酰胺溶液制备方法为：将丙烯酰胺加入到蒸馏水中，在25℃下搅拌至完全溶解，得到浓度为23 wt%的丙烯酰胺溶液。
4. 根据权利要求1所述的一种超高拉伸导电水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，羧甲基纤维素钠(cmc-na)溶液、丙烯酰胺(am)、n,n-亚甲基双丙烯酰胺(mba)、过硫酸铵(aps)、mxene有机分散液和蒸馏水的用量比为0.25-1.25g:3g:0.02g:2g: 2.5ml:7.5ml。
5.根据权利要求1所述的一种超高拉伸导电水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，烘箱条件为真空且温度控制在40~60℃。
6.根据权利要求1所述的一种超高拉伸导电水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述乙二醇水溶液的浓度为20~60 wt%。
7.根据权利要求1所述的一种超高拉伸导电水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述溶剂置换为将水凝胶完全浸没在乙二醇水溶液中，浸泡时间为2~4h，将水凝胶中的水分子部分替换为乙二醇溶液。
8.如权利要求1-7任意一项所述的超高拉伸导电水凝胶材料在制备应变式柔性传感器中的应用。
