[发明专利]一种Mxene基水凝胶薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Mxene基水凝胶薄膜及其制备方法和应用，配置PVA与TOCNF的混合复合溶液A，将Mxene溶液与混合复合溶液A混合均匀得到目标溶液；将目标溶液刮涂制备形成单层Mxene基水凝胶薄膜，通过上述方法获取的水凝胶薄膜具备良好的柔韧性、舒适性与温敏性，可承受近90％的应变和260kPa的应力，多次疲劳循环后层间界面不会出现分离，获取的水凝胶薄膜可作为可穿戴式传感器的温度传感模块，易于贴附于皮肤表面，不产生排斥反应，可以实时地监测生物组织的局部温度对于准确评估健康状态以及进一步构筑智能医疗健康管理系统具有重要的意义，在可穿戴监测设备中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及柔性可穿戴式温度传感材料技术领域，具体涉及一种Mxene基水凝胶薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

可穿戴电子设备由于具有高度集成以及便携式的特点，广泛应用在生物、医疗、能源等领域，在人体的运动监测、健康监测与康复检测方面具有广阔的应用前景。精确、实时地监测生物组织的局部温度对于准确评估健康状态以及进一步构筑智能医疗健康管理系统具有重要的意义。因此对可穿戴式温度健康检测设备的精确度、敏感性及舒适性有着严格要求。

温度传感器可分为两大类：接触式温度传感器与非接触式温度传感器。对于非接触式温度传感器，通过红外、超声波等技术，测量物体表面或内部的热辐射来监测温度，如手持式红外测温仪。相比于非接触式测温技术，科学研究中更多的是采用接触式温度传感器，即将温度传感器贴附于待测介质表面监测温度，温度变化引起材料的电阻、电位差等物理参数的变化，从而间接观测到温度的变化，如热电偶、热敏电阻。然而传统接触式温度传感器都是硬质的，无法与皮肤共形，缺乏舒适性，在运动的影响下极易干扰温度的精确测量，因此，需要一种能够贴合皮肤的柔性可穿戴传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Mxene基水凝胶薄膜及其制备方法和应用，以克服传统接触式温度传感器硬度高，可穿戴性差的问题。

一种Mxene基水凝胶薄膜制备方法，包括以下步骤：

S1，配置PVA与TOCNF的混合复合溶液A，将Mxene溶液与混合复合溶液A混合均匀得到目标溶液；

S2，将目标溶液刮涂制备形成单层Mxene基水凝胶薄膜。

优选的，将单层Mxene基水凝胶薄膜在NaOH溶液中浸泡后清洗单层Mxene基水凝胶薄膜表面的NaOH溶液冲洗，然后在单层Mxene基水凝胶薄膜表面喷涂Fe(II)水溶液后将单层Mxene基水凝胶薄膜对折形成双层Mxene基水凝胶薄膜，对双层Mxene基水凝胶薄膜表面喷涂Fe(II)水溶液后再次对折；重复喷涂Fe(II)水溶液和对折，即可得到多层Mxene基水凝胶薄膜。

优选的，将Mxene溶液与混合复合溶液A在室温下进行超声混合，然后对混合液进行离心去除气泡即可得到混合均匀的目标溶液。

优选的，PVA采用粉末，其Mw＝205000g/mol，TOCNF悬浮液固含量为1-2％，与水混合后的PVA和TOCNF复合溶液中，PVA占总溶液质量的6～8％，TOCNF占总溶液质量的0.6～1‰。

优选的，所述的Mxene为单层溶液，其浓度为9-11mg/mol。

优选的，将Mxene添加到PVA和TOCNF复合溶液中得到目标溶液，在惰性气体环境中超声震荡，Mxene在目标溶液中质量占比为4～6‰。

优选的，Fe(II)水溶液采用FeCl₂·4H₂O溶液，浓度为0.8-1.2mol/L。

优选的，所述NaOH溶液浓度为5-7mol/L。

一种基于上述方法制备得到的Mxene基水凝胶薄膜。