[发明专利]一种电热调控荧光色变的高分子水凝胶器件及其制备方法

说明书

本发明涉及荧光水凝胶领域，公开了一种电热调控荧光色变的高分子水凝胶器件及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：在碳基材料导电纸无碳材料一侧刮涂荧光漆，干燥固化后作为基底；在荧光漆表面贴附温敏性荧光水凝胶，基底的碳基材料导电纸一侧接电极，得到所述高分子水凝胶器件，该水凝胶器件未通电的时，在紫外光照下显示器件顶层荧光高分子水凝胶与下层荧光漆的叠加色，通电后显示荧光高分子水凝胶的颜色，实现器件颜色丰富多彩的变化，可以应用于智能显示领域，用于信息的加密和解密等。

技术领域

本发明涉及荧光水凝胶领域，具体涉及一种电热调控荧光色变的高分子水凝胶器件及其制备方法。

背景技术

作为发光材料领域冉冉升起的新星，智能荧光高分子水凝胶是一类具有可调发光性能的高分子软材料。不同于其他主要以固态或溶液形式存在的经典荧光材料，荧光高分子水凝胶的三维交联网络中包含大量水分，可以以高度含水的准固态形式存在，因此兼具许多优异的固体和溶液的性能，包括与生物组织相近的模量，固有的软、湿特性，良好的生物相容性等。重要的是，在合适的外界刺激作用下，易与周围的水溶液发生物质交换，诱导水凝胶的溶胀或去溶胀，同时伴随着发光颜色或强度的显著变化，因而在仿生驱动、传感检测、信息存储加密等方面有着很大的应用潜力。

如CN111440332A公开了一种荧光水凝胶复合材料的制备方法，将碳源与去离子水混合，水热反应，将得到的碳点与甘油加入到海藻酸钠与明胶水溶液中，搅拌，然后注入模具，干燥，使用氯化钙溶液进行喷洒，然后揭膜。该方法具有操作简单、重复性好，反应条件温和易控等特点；制备得到的荧光水凝胶复合材料具有良好光学性能和力学性能，具有良好的应用前景。

现报导的大部分智能荧光高分子水凝胶的变色过程通常依赖pH、离子强度、温度等传统刺激手段来调控的，在应用上有一定局限性，特别是pH或金属离子响应体系，酸碱等化学刺激物的不断交替添加，会在荧光高分子水凝胶内逐渐残留累积反应生成的无机盐，严重削弱其循环刺激响应的灵敏度，导致变色性能的衰减。另外这些外界刺激依赖于溶液环境或是复杂且不方便携带的设备。上述因素极大地限制了智能荧光高分子水凝胶的应用。相比而言，电刺激的实际可操控性比较强，易于控制和调节，更能满足智能荧光高分子水凝胶在实际应用中的需求，尤其是在仿生软体机器人，智能柔性显示等方面。

近年来，已经有一些学者在开发电场刺激响应型荧光高分子水凝胶领域做了一定的尝试。专利CN105601955A公布了一种电刺激荧光响应水凝胶的制备方法，该凝胶是将金属离子盐分散于超支化聚酰胺水溶液中加热得到的。该凝胶对电场刺激非常敏感；随着电场作用时间增加，荧光强度会逐渐下降。而且，这种凝胶的荧光电响应性具有可逆性；电场撤去之后，凝胶的荧光强度又会逐渐恢复。虽然在电场的刺激下会有荧光强度的下降，但是却没有实现丰富的荧光颜色变化。

因此要获得多种荧光颜色变化的水凝胶材料，仍需要创新探索，这样更为简单、灵活、可行的变色方式，可以大大拓展其在柔性可穿戴器件、柔性显示、光学器件等领域的应用，对智能高分子水凝胶领域的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术中智能荧光水凝胶的变色过程依赖传统的化学刺激，容易导致化学物质累积，影响变色稳定性的问题，提供一种电热调控的荧光变色高分子水凝胶器件的制备方法，把电热转换材料、电极与荧光高分子水凝胶复合成一体化的柔性器件，通过电热调控实现了多种荧光颜色的变化，变色方式简单、灵活，可用于柔性可穿戴器件、柔性显示、光学器件等领域。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电热调控荧光色变的高分子水凝胶器件的制备方法，包括如下步骤：

(1)在碳基材料导电纸无碳材料一侧刮涂荧光漆，干燥固化后作为基底；

(2)在荧光漆表面贴附温敏性荧光水凝胶，基底的碳基材料导电纸一侧接电极，得到所述高分子水凝胶器件。