一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶及其制备方法
阅读说明：本技术 一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶及其制备方法 (Self-powered hydrogel containing zinc chloride electrolyte and preparation method thereof ) 是由 代汗清 陈媛媛 胡哲 郭睿倩 张国旗 解凤贤 张万路 于 2021-01-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及化工技术领域,公开了一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶及其制备方法,该方法采用自由基共聚法,选用丙烯酰胺、质量比0.01-2％的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、0.01-5％的过硫酸铵、0.01-5％的过硫酸钾和0.001-10％的N,N,N’,N’-四甲基乙二胺作为凝胶单元的原料,使用漩涡振荡器,将原料充分分散在适量的去离子水中；超声除去气泡后,利用精密注射泵将混合溶液注射到模具中；室温条件下静置可得凝胶单元；调整凝胶单元数量和凝胶单元注射顺序可制得不同的水凝胶。解决了现有仿生皮肤材料机械耐久性和具有感知、通信及信号传输功能不可兼得问题,同时具有皮肤优良的机械耐久性和皮肤电子产品通信或信号传输功能,在仿生皮肤领域和仿生传感器、类皮肤电子产品领域具有广阔的前景。(The invention relates to the technical field of chemical industry, and discloses a self-powered hydrogel containing zinc chloride electrolyte and a preparation method thereof, wherein the method adopts a free radical copolymerization method, acrylamide, N, N ' -methylene bisacrylamide with the mass ratio of 0.01-2%, ammonium persulfate with the mass ratio of 0.01-5%, potassium persulfate with the mass ratio of 0.01-5% and N, N, N ', N ' -tetramethyl ethylenediamine with the mass ratio of 0.001-10% are taken as raw materials of a gel unit, and a vortex oscillator is used for fully dispersing the raw materials in a proper amount of deionized water; after bubbles are removed by ultrasonic waves, the mixed solution is injected into a mould by a precise injection pump; standing at room temperature to obtain gel unit; different hydrogels can be prepared by adjusting the number of gel units and the injection sequence of the gel units. The bionic skin material solves the problem that the existing bionic skin material cannot have the functions of sensing, communication and signal transmission at the same time, has excellent mechanical durability of the skin and the function of communication or signal transmission of skin electronic products, and has wide prospects in the field of bionic skin, bionic sensors and skin-like electronic products.)
技术领域
本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶及其制备方法。
背景技术
仿生皮肤在机械耐久性，以及测量大面积复杂感觉的能力上具有独特优势并在制造机械兼容的多功能皮肤类电子产品领域具有巨大潜力；因而人们正在开发新的材料和制造方法，并改善大脑/机器接口，使皮肤的信号，例如电信号可以传输到身体。
对比文献1所述为一种动态交联双网络水凝胶及其制备方法与应用，双组份交联聚合物共价键交联聚合物由聚合物A与聚合物B经共价键交联形成；离子键交联聚合物由聚合物C与离子化合物经离子键交联形成。本发明制备方法简单，可原位注射成型，即可在复合凝胶几种成分复合后迅速原位形成水凝胶，同时具备较好的的力学性能，在组织工程或组织修复中有一定的应用前景。其特征为混合单层结构，不具备感知及信号传输功能，无法满足仿生皮肤类产品相关需求。
对比文献2所述为一种自修复柔性水凝胶电敏材料及其制备方法和应用。其特征为，在电场作用下，阴/阳离子大量聚集在元件一侧，从而与导电介质中带有正电的碎片离子结合，导致水凝胶一侧结构发生迅速变化，从而使得水凝胶元件弯曲，具有显著的电敏特性。所述对比文献2方案仍然不具备感知及信号传输功能，无法满足仿生皮肤类产品相关需求。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：这些类似皮肤的电子产品是基于柔性材料表面上的传感器和控制电路阵列来感知外部环境的，而这些材料具有机械耐久性差的缺点且不具有感知通信或信号传输功能。市场上迫切需要同时具有皮肤优良机械性和皮肤电子产品感知、通信和信号传输功能的新型材料。
对比文献1：申请公布号CN 108864494 A一种动态交联双网络水凝胶及其制备方法与应用。
对比文献2：申请公布号CN 109320673 A一种自修复柔性水凝胶电敏材料及其制备方法和应用。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供了一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶及其制备方法，使得提供一种具有皮肤优良机械、可修复性和皮肤电子产品通信或信号传输功能的新型材料。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶的制备方法，由低盐浓度凝胶单元、高盐浓度凝胶单元、阳离子选择凝胶单元和阴离子选择凝胶单元中的至少两种凝胶单元按不同的组合序列形成，包括以下步骤：
(1)准备原料A：原料A包括丙烯酰胺、质量比0.01-2％的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、质量比0.01-5％的过硫酸铵、质量比0.01-5％的过硫酸钾、质量比0.001-10％的N,N,N',N'-四甲基乙二胺；
(2)准备原料B：原料B为质量比为0.01-10％的氯化锌、质量比为10-50％的氯化锌、质量比为1-50％的阳离子交换基团化合物和质量比为1-50％的阴离子交换基团化合物中的至少两种；
(3)使用漩涡振荡器，将原料A和原料B中的每种原料分别充分分散在适量的去离子水中，得到至少两种混合原料液；
(4)超声除去除每种混合原料液中的气泡后，利用精密注射泵将每种混合溶液分别注射；
(5)室温条件下静置，得到低盐浓度凝胶单元、高盐浓度凝胶单元、阳离子选择凝胶单元和阴离子选择凝胶单元中的至少两种凝胶单元；
(6)调整每种所述凝胶单元注射顺序制得不同的水凝胶。
所述阳离子选择凝胶单元中所述的阳离子交换基团材料包括：(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、4-乙烯基吡啶和丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯。
所述阴离子选择凝胶单元中所述的阴离子交换基团材料包括：羟乙基磺酸钠、3-丙-2-烯酰氧基丙烷-1-磺酸钾、丙烯酸钠、碳酸钠和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
所述凝胶单元具有良好的弹性，其中所述低盐浓度凝胶单元的弹性劲度系数为4000-6000N/m，所述高盐浓度凝胶单元的弹性劲度系数为6000-9000N/m，所述阳离子选择凝胶单元的弹性劲度系数为4500-6500N/m、所述阴离子选择凝胶单元的弹性劲度系数为4000-6000N/m。
所述凝胶单元按高盐度凝胶单元-阴离子选择凝胶单元-低盐浓度凝胶单元-阳离子选择凝胶单元-高盐度凝胶单元或高盐度凝胶单元-阳离子选择凝胶单元-低盐浓度凝胶单元-阴离子选择凝胶单元-高盐度凝胶单元组成测试单元，均可以提供0.1μA的稳定电流，实现自供电。
所述水凝胶由以上所述水凝胶的制备方法制备而成。
本发明实施方式相对于现有技术而言，本发明解决了市场上现有仿生皮肤材料机械耐久性和通信或信号传输功能不可兼得问题，同时具有皮肤优良的机械耐久性和皮肤电子产品通信或信号传输功能。
另外，本发明通过选择性凝胶实现阴离子和阳离子的交换，模拟人体皮肤的神经信号传输，搭建了能够实现自供电的仿生皮肤组件，在仿生皮肤领域和仿生传感器、类皮肤电子产品领域具有广阔的前景。
另外，本发明具有优良的机械耐久性能，能够承担较大形变如拉伸或压缩或扭曲等而不发生破裂。
另外，本发明具有通信或信号传输功能，具体而言，在搭建的测试单元测试中可以提供稳定电流；水凝胶电流随外界压力变化而变化，可以将压力信号转变为电流变化信号。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的
具体实施方式
。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1水凝胶产品实物图；
图2水凝胶的机械性能测试图；
图3水凝胶组成结构图；
图4水凝胶电学性能；
图5水凝胶电流随压力变化。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
水凝胶机械耐久性能测试：采用相应力学测量设备对所述水凝胶或所述
水凝胶单元进行压缩-回复测试，并测量弹性系数k。
水凝胶电学性能测试：在规定时间内使用搭建的测试单元测量水凝胶层两待测面间电流；对测量点水凝胶施加外力，测量电流随外界压力变化而变化。
在本实施方式中低盐浓度凝胶单元、高盐浓度凝胶单元、阳离子选择凝胶单元和阴离子选择凝胶单元可依次简称为：L、H、A和C。
第一实施方式
本发明的第一实施方式涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶的制备方法，具体如下：
所述水凝胶由低盐浓度凝胶单元(L)、高盐浓度凝胶单元(H)、阳离子选择凝胶单元(A)和阴离子选择凝胶单元(C)中的至少两种凝胶单元按不同的组合序列形成。
所述凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.01％-2％、过硫酸铵0.01％-5％、过硫酸钾0.01％-5％和N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.001％-10％。
所述凝胶单元为低盐浓度凝胶单元时制备原料还包括氯化锌0.01％-10％。
所述凝胶单元为高盐浓度凝胶单元时制备原料还包括氯化锌10％-50％。
所述凝胶单元为阳离子凝胶单元时制备原料还包括阳离子交换基团化合物1-50％。
所述凝胶单元为阴离子凝胶单元时制备原料还包括阴离子交换基团化合物1-50％。
所述阳离子选择凝胶单元中所述的阳离子交换基团材料包括：(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、4-乙烯基吡啶和丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯。
所述阴离子选择凝胶单元中所述的阴离子交换基团材料包括：羟乙基磺酸钠、3-丙-2-烯酰氧基丙烷-1-磺酸钾、丙烯酸钠、碳酸钠和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
所述水凝胶的制备方法步骤如下：
(1)使用漩涡振荡器，将原料充分分散在适量的去离子水中；
(2)超声除去气泡后，利用精密注射泵将混合溶液注射到模具中；
(3)室温条件下静置可得凝胶单元；
(4)调整所述原料种类组成及质量比例、所述凝胶单元数量和所述凝胶单元注射顺序可制得不同的水凝胶。
本发明的第一实施方式还涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶，制备引用第一实施方式已公开的所述水凝胶的制备方法。
本实施方式中的水凝胶实物，如图1所示。
第二实施方式
本发明的第二实施方式涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶及其制备方法。第二实施方式与第一实施方式，主要区别之处在于：第一实施方式，进行上位保护；而本发明第二实施方式是下位优选方案。此外，本领域技术人员可以理解，本发明第二实施方式是第一实施方式下位实例。
优选的本发明提供了一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶中低盐浓度凝胶单元的实施例：
所述低盐浓度凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.01-0.5％、过硫酸铵0.01-2％、过硫酸钾0.01-2％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.001-3％和氯化锌0.01-3％；
所述低盐浓度凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5％-1.0％、过硫酸铵2％-3％、过硫酸钾2％-3％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺3％-6％和氯化锌3％-6％；
所述低盐浓度凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺1.0％-2.0％、过硫酸铵3％-5％、过硫酸钾3％-5％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺6％-10％和氯化锌6％-10％。
优选的本发明还提供了一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶中高盐浓度凝胶单元的实施例：
所述高盐浓度凝胶单元凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.01％-0.5％、过硫酸铵0.01％-2％、过硫酸钾0.01％-2％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.001％-3％和氯化锌10％-20％；
所述高盐浓度凝胶单元凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5％-1.0％、过硫酸铵2％-3％、过硫酸钾2％-3％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺3％-6％和氯化锌20％-30％；
所述高盐浓度凝胶单元凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺1.0％-2.0％、过硫酸铵3％-5％、过硫酸钾3％-5％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺6％-10％和氯化锌30％-50％。
优选的本发明还提供了一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶中阳离子选择凝胶单元的实施例：
所述阳离子选择凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.01％-0.5％、过硫酸铵0.01％-2％、过硫酸钾0.01％-2％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.001％-3％和阳离子交换基团化合物1-20％；
所述阳离子选择凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5％-1.0％、过硫酸铵2％-3％、过硫酸钾2％-3％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺3％-6％和阳离子交换基团化合物20-30％；
所述阳离子选择凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺1.0％-2.0％、过硫酸铵3％-5％、过硫酸钾3％-5％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺6％-10％和阳离子交换基团化合物30-50％；
所述阳离子选择凝胶单元中所述的阳离子交换基团材料包括：(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、4-乙烯基吡啶和丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯。
优选的本发明还提供了一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶中阴离子选择凝胶单元的实施例：
所述阴离子选择凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.01％-0.5％、过硫酸铵0.01％-2％、过硫酸钾0.01％-2％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.001％-3％和阴离子交换基团化合物1-20％；
所述阴离子选择凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5％-1.0％、过硫酸铵2％-3％、过硫酸钾2％-3％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺3％-6％和阴离子交换基团化合物20-30％；
所述阴离子选择凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺1.0％-2.0％、过硫酸铵3％-5％、过硫酸钾3％-5％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺6％-10％和阴离子交换基团化合物30-50％；
所述阴离子选择凝胶单元中所述的阴离子交换基团材料包括：羟乙基磺酸钠、3-丙-2-烯酰氧基丙烷-1-磺酸钾、丙烯酸钠、碳酸钠和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
在实施方式二公开所述原料基础上还公开一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶的制备方法，制备两种及以上凝胶单元并按不同的组合序列制备水凝胶：
(1)使用漩涡振荡器，将所述凝胶单元原料充分分散在适量的去离子水中；
(2)超声除去气泡后，利用精密注射泵将混合溶液注射到模具中；
(3)室温条件下静置可得一种凝胶单元；
(4)同理的，调整凝胶单元注射顺序可制得不同组合的水凝胶。
一些可选实施例中，所述凝胶单元或所述水凝胶经测试具有良好的机械耐久性。
一些可选实施例中，所述凝胶可在表面产生稳定的电流，水凝胶电流随外界压力变化而变化，可以将压力信号转变为电流变化信号，用于制作传感器或信号传输装置，以上所述证明了本文所述的有益效果。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对引入无关紧要的设计，但不改变其原料组成和制备方法的核心设计都在该专利的保护范围内。
第三实施方式
在已经公开的实施例基础上，本发明第三实施方式提供了一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶优选的实施例：
所述低盐浓度凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.01％-2.0％、过硫酸铵0.1％-0.5％、过硫酸钾0.1％-0.5％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.01％-0.1％和氯化锌0.1％-5％。
所述高盐浓度凝胶单元凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.01％-2.0％、过硫酸铵0.1％-0.5％、过硫酸钾0.1％-0.5％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.01％-0.1％和氯化锌30％-50％。
所述阳离子选择凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.01％-2.0％、过硫酸铵0.1％-0.5％、过硫酸钾0.1％-0.5％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.01％-0.1％和阳离子交换基团化合物30-50％。
所述阳离子选择凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.01％-2.0％、过硫酸铵0.1％-0.5％、过硫酸钾0.1％-0.5％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.01％-0.1％和阴离子交换基团化合物30-50％。
所述阳离子选择凝胶单元中所述的阳离子交换基团材料包括：(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、4-乙烯基吡啶和丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯。
所述阴离子选择凝胶单元中所述的阴离子交换基团材料包括：羟乙基磺酸钠、3-丙-2-烯酰氧基丙烷-1-磺酸钾、丙烯酸钠、碳酸钠和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
在本实施例公开所述原料基础上还公开一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶的制备方法，由于凝胶单元原料组成、凝胶单元数量及凝胶单元组合顺序不同，可以制备不同的水凝胶：
(1)使用漩涡振荡器，将所述凝胶单元原料充分分散在适量的去离子水中；
(2)超声除去气泡后，利用精密注射泵将混合溶液注射到模具中；
(3)室温条件下静置可得一种凝胶单元；
(4)同理的，依次注入凝胶单元，调整凝胶单元注射顺序可制得不同组合的水凝胶。
一些可选实施例中，如所述凝胶单元或所述水凝胶经测试具有良好的机械耐久性。
一些可选实施例中，所述凝胶可在表面产生稳定的电流，水凝胶电流随外界压力变化而变化，可以将压力信号转变为电流变化信号，用于制作传感器或信号传输装置。以上所述证明了本文所述的有益效果。
本发明的第三实施方式涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶及其制备方法。第三实施方式与第二实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第二实施方式中，进行上位保护；而在本发明第三实施方式中，是下位优选方案。此外，本领域技术人员可以理解，本发明第三实施方式是第二实施方式下位优选方案。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的凝胶单元及凝胶，在实际应用中，可以是任一一种凝胶单元，也可以是多个凝胶单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
第四实施方式
本发明第四实施方式涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶中低盐浓度凝胶单元的实施例：
所述低盐浓度凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.1％、过硫酸铵0.2％、过硫酸钾0.2％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.01％和氯化锌0.5％。
具体制备步骤为：
(1)使用漩涡振荡器，将原料充分分散在适量的去离子水中；
(2)超声除去气泡后，利用精密注射泵将混合溶液注射到模具中；
(3)室温条件下静置，即可得产物。
本实施例所述凝胶单元具有良好机械性能并可以制备良好机械性能的水凝胶，测试方法如图2，根据胡克定律可以计算得到该水凝胶的弹性系数k约为5130.0N·m-1。以上所述证明了本文所述的具有良好机械耐久性的有益效果。
第五实施方式
本发明第五实施方式涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶中高盐浓度凝胶单元的实施例：
所述高盐浓度凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.1％、过硫酸铵0.1％、过硫酸钾0.1％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.01％和氯化锌50％。
具体制备步骤为：
(1)使用漩涡振荡器，将原料充分分散在适量的去离子水中；
(2)超声除去气泡后，利用精密注射泵将混合溶液注射到模具中；
(3)室温条件下静置，即可得产物。
本实施例所述凝胶单元具有良好机械性能并可以制备良好机械性能的水凝胶，测试方法如图2，根据胡克定律可以计算得到该水凝胶的弹性系数k约为7877.5N·m-1。以上所述证明了本文所述的具有良好机械耐久性的有益效果。
第六实施方式
本发明第六实施方式涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶中阳离子选择凝胶单元的实施例：
所述阳离子选择凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.1％、过硫酸铵0.5％、过硫酸钾0.5％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.01％和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵40％。
具体制备步骤为：
(1)使用漩涡振荡器，将原料充分分散在适量的去离子水中；
(2)超声除去气泡后，利用精密注射泵将混合溶液注射到模具中；
(3)室温条件下静置，即可得产物。
本实施例所述凝胶单元具有良好机械性能并可以制备良好机械性能的水凝胶，测试方法如图2，根据胡克定律可以计算得到该水凝胶的弹性系数k约为5542.5N·m-1。以上所述证明了本文所述的具有良好机械耐久性的有益效果。
第七实施方式
本发明第七实施方式涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶中阴离子选择凝胶单元的实施例：
所述阴离子选择凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.2％、过硫酸铵0.4％、过硫酸钾0.4％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.1％和羟乙基磺酸钠40％。
具体制备步骤为：
(1)使用漩涡振荡器，将原料充分分散在适量的去离子水中；
(2)超声除去气泡后，利用精密注射泵将混合溶液注射到模具中；
(3)室温条件下静置，即可得产物。
本实施例所述凝胶单元具有良好机械性能并可以制备良好机械性能的水凝胶，测试方法如图2，根据胡克定律可以计算得到该水凝胶的弹性系数k约为5037.5N·m-1。以上所述证明了本文所述的具有良好机械耐久性的有益效果。
第四、五、六和七实施方式，分别为是第三实施方式中单一凝胶单元的具体优化方案。
第八实施方式
本发明第八实施方式涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶中低盐凝胶单元的实施例，作为实施例四的对比实施例：
所述低盐浓度凝胶单元制备原料及质量组成包括丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺0.01％、过硫酸铵0.01％、过硫酸钾0.01％、N,N,N',N'-四甲基乙二胺0.001％和氯化锌0.01％。
本实施例无法制成可成型的水凝胶，因为所述原料质量比例低于权利要求所述的范围。以上所述证明了权利要求所述的原料种类和比例范围在合理范围内。
第九实施方式
本发明第九实施方式涉及一种含氯化锌电解质的自供电水凝胶及其制备方法，任选两种及以上所述实施方式一至七制备的凝胶单元，具体制备步骤为：
(1)使用漩涡振荡器，将各凝胶单元原料分别置于不同反应容器充分分散在适量的去离子水中；
(2)超声除去气泡后，利用精密注射泵将各凝胶单元混合溶液依次注射到模具中；
(3)室温条件下静置，即可得水凝胶产物。
所述水凝胶一种结构方式如图3所示，为“H-C-L-A-H”或“H-A-L-C-H”；如图4水凝胶电学测试结果所示，所述水凝胶两待测面可以提供0.1μA的稳定电流，实现自供电；如图5水凝胶电流随外界压力变化而变化，“A、B、C”和“a、b、c”分别为施加外力点，从图中施力点电流信号变化可知，所述水凝胶可以将压力信号转变为变化的电流信号，证明了本文所述的水凝胶具有感知通信或信号传输功能的有益效果。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
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