摘 要

导电聚合物水凝胶作为一种新型的功能性材料，是将常规凝胶和具有导电性的导电高分子结合，其具有良好的电阻率和电化学稳定性，但是其力学性能和机械性能较差。为了使导电水凝胶具有良好电活性的同时具有良好的机械性能，本文通过原位聚合方法以丙烯酰胺(AM)为单体，通过两步法制备出具有良好力学强度又具有优良导电性能的海藻酸(SA)/聚丙烯酰胺(PAM)/聚苯胺(PANI)互穿网络的导电复合水凝胶。为探究实验条件对凝胶反应程度的影响，在实验中分别改变海藻酸钠用量、苯胺用量、聚合苯胺时间等。结果表明互穿网络水凝胶的拉伸强度达到81 kPa、断裂伸长率达到950%、弹性模量为8.5 kPa，断裂能为455 KJ/m³，并且此体系电阻变化率可达到700%多，说明此凝胶的抗性较强。并且在不同应变下的电阻率变化相差不大，说明其具有良好的电阻稳定性。测试手指弯曲传感、手指不同角度传感时发现多功能海藻酸钠(SA)/聚丙烯酰胺(PAM)/苯胺(PANI)水凝胶传感器的运动与输出信号之间存在很强的相关性，这为定量检测人体运动提供了可能。

关键词：导电水凝胶 聚丙烯酰胺 海藻酸钠 苯胺 力学性能 传感

Abstract

As a new functional material, cnductive polymer hydrogel is a combination of conventional GEl and conductive conductive polymer, which has good resistivity and electrochemical stability but its mechanical properties and mechanical properties are poor. In order to make the conductive hydrogel have good electrical conductivity and mechanical properties^［1］, In this paper, the conductive hydrogel was prepared by in situ polymerization with acrylamide as monomer the conductive composite hydrogel of alginate(SA)/polyacrylamide(PAM)/polyaniline(PANI) interpenetrating network with good mechanical strength and conductivity was prepared by two-step method.In order to explore the influence of experimental conditions on the GEl reaction, the dosage of sodium alginate, aniline and polyaniline were changed in the experiment. The results show that the tensile strength of the interpenetrating network hydrogel is 81 kPa, the elongation at break is 950%, the modulus of elasticity is 8.5 kPa, the breaking energy is 455 KJ / m³, and the change rate of electrical resistance of the system is more than 700%. The variation of resistivity under different strain is similar, which shows that it has good resistance stability. There is a strong correlation between the motion and the output signal of the multifunctional sodium alginate (SA)/polyacrylamide (PAM)/aniline(PANI) hydrogel sensor this makes it possible to detect human motion quantitatively.

Key words: Conductive Hydrogel; Polyacrylamide; Sodium alginate; Aniline; Mechanical properties; Sensing

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 导电高分子 1

1.1.1 导电高分子的概述 1

1.1.2 导电高分子的分类 1

1.2 导电水凝胶 1

1.2.1 导电水凝胶的概述 1

1.2.2 导电水凝胶的制备方法 1

1.3 导电水凝胶的研究进展 2

1.4 本文研究内容 3

第二章 聚丙烯酰胺增强的导电水凝胶的制备表征 4

2.1 实验原材料与仪器 4

2.1.1 实验原料 4

2.1.2 实验仪器与设备 4

2.2 实验部分 5

2.2.1 SA/PAM/PANI体系水凝胶的制备 5

2.2.2 不同体系的对照组 5

2.2.3 不同海藻酸钠（SA）水凝胶的制备 6

2.2.4 不同苯胺（ANI）水凝胶的制备 6

2.2.5 聚合苯胺不同时间水凝胶的制备。 7

2.3 拉伸测试 7

2.3.1 不同含量海藻酸钠（SA）拉伸测试 7

2.3.2 不同含量苯胺（AN）拉伸测试 7

2.3.3 不同聚合苯胺的拉伸测试 7

2.3.4 不同体系的拉伸测试 8

2.4 传感测试 8

2.4.1 拉伸传感及拉伸循环传感 8

2.4.2手指弯曲传感及手指不同角度传感 8

第三章 数据处理与分析 9

3.1 力学性能数据处理与分析 9

3.1.1 水凝胶力学性能 9

3.1.2 不同海藻酸钠对水凝胶性能的影响 9

3.1.3 不同苯胺对水凝胶性能的影响 10

3.1.4 不同聚合苯胺时间对水凝胶性能影响 11

3.2 传感性能分析 12

3.3 实验总结 12

第四章 结论与展望 14

4.1 结论 14

4.2 展望 14

参考文献 16

致谢 19

第一章 文献综述

1.1 导电高分子