【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種非對稱性粘附水凝膠的制備方法和凝膠電極界面的應用，屬于凝膠電極材料領域。
技術介紹
1、在人體生理指標的多種傳感機制中，電生理信號可以迅速且準確反映人體內部組織或器官的生理狀態，在運動監測和數字健康個性化指導方面具有明顯的優勢，并且可穿戴器件的便攜性突破了傳統大型設備的采集場景限制。電生理信號主要產自于具有電活性的細胞，其跨膜電位發生變化后，電信號通過離子導電從組織間傳導至表皮，再經由電極界面材料與皮膚和電極形成的電耦合界面傳導至傳感器，即可實現生物電子學和電子學之間的信號傳輸。其中電生理信號主要有腦電信號、心電信號和肌肉電信號，對電生理信號進行監測可以輔助診斷多種疾病，例如心率失常、心肌梗死、腦梗以及神經損傷等疾病，并且監測電生理信號可以對運動員的訓練狀態進行干預和指導，結合高科技儀器和可穿戴設備對運動員體能分配、運動技術、發力方式等技術面進行全方位監控和指導，制訂個性化的訓練方案，助于全面提升運動員的競技能力與水平。隨著柔性可穿戴運動監測設備需求的迅猛發展，用于連續輔助高水平運動員競技訓練的設備逐漸集成化以及便攜化，對電生理信號監測設備的多重應用場景提出了更高的要求。
2、電極界面材料是電生理信號采集系統的重要組成部分，而采集系統主要由傳感器、電極和電極界面組成，柔性電極界面材料作為電極與皮膚界面重要的連接部分，發揮著重要的信號耦合與傳輸作用，硬質的金屬電極與柔軟的皮膚組織接觸時存在明顯的機械失配，電極無法適應皮膚的小范圍伸縮，易導致運動偽影和基線漂移的產生，顯著降低信號的保真度。而水凝膠電極界
3、現有技術中，應用于電生理信號監測的電極界面材料多為無抗濕性能的導電凝膠，在設計過程中忽視了實際運動過程中汗液等生物流體的影響，導致凝膠易吸水溶脹且不可逆的失去粘附性能，顯著降低信號采集質量和保真度。
4、為解決以上問題，本專利技術從“科學輔助競技訓練”的實際需求出發，提出一種基于反轉調控策略一步合成非對稱性抗濕粘附水凝膠界面材料，并用于表面高保真度肌電信號采集，實現在實際運動過程中對運動員的競技訓練狀態進行連續監測，并分析其運動模式和生理指標，預防運動損傷以及全面提高運動員成績。
技術實現思路
1、為克服現有技術的缺陷，本專利技術提供一種非對稱性粘附水凝膠的制備方法，本專利技術的技術方案是：
2、一種非對稱性粘附水凝膠的制備方法，包括以下步驟：
3、(1)將表面活性劑和助熔劑在60～80℃的攪拌下充分后溶于去離子水中，之后加入疏水單體攪拌至完全溶解，然后加熱攪拌0.5～1.5h獲得透明的表面活性劑-疏水單體膠束溶液；
4、(2)在樣品瓶中加入兩種親水單體、交聯劑和納米二氧化硅，之后加入由六水合三氯化鐵的溶解形成的水溶液后混合均勻至均相；最后加入膠束溶液充分攪拌獲得凝膠前驅液a；
5、(3)將過硫酸銨溶液溶于水中制得引發劑溶液，所述引發劑溶液的濃度為0.1mmol/l～0.3mmol/l；向步驟(2)中的凝膠前驅液a中后加入引發劑溶液并倒入親水模具中，靜置2～6分鐘即獲得底面為疏水弱粘附、頂面為親水強粘附的非對稱性粘附水凝膠；
6、(4)最后用去離子水對非對稱性粘附水凝膠表面進行清洗以去除殘余單體。
7、在所述的步驟(1)中，所述表面活性劑與助熔劑的摩爾比為1.5:1～2:1；所述表面活性劑和疏水單體的摩爾比為5:1～15:1。
8、所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨的一種；所述疏水單體為丙烯酸壬酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸亞油酯的一種。
9、兩種所述的親水單體為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和丙烯酸羥丙酯，所述的交聯劑為n,n-亞甲基雙丙烯酰胺；兩種親水單體的摩爾比為2.5:1～3.5:1。
10、所述的六水合三氯化鐵和納米二氧化硅的質量比為2:1～4:1所述丙烯酸羥丙酯與交聯劑摩爾比為20:1～25:1。
11、所述的引發劑為過氧化苯甲酰、過硫酸銨或過氧化叔丁酰中的一種。
12、所述的親水性模具用于反轉調控凝膠界面性質，該親水性模具為玻璃模具、金屬模具或柔性pet薄膜模具。
13、所述的親水性模具還包括部分疏水性模具，該部分疏水性磨具為ptfe、蠟和柔性pdms薄膜模具中的一種。
14、一種非對稱性粘附水凝膠，通過所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法制備而成。
15、一種非對稱性粘附水凝膠在表面電極系統的應用，在表面肌電監測過程中，非對稱粘附凝膠的強粘附面與皮膚接觸形成穩定的共形粘附，弱粘附面與agcl/ag金屬電極相接建立電耦合界面實現表面肌電信號采集。
16、本專利技術的優點是：
17、1、具有較好的抗濕粘性，相比于現有凝膠電極極易吸水和不可逆失去粘附性能，該非對稱凝膠可以濕環境下保持高于25db的高質量連續肌電采集。
18、2、在未引入導電聚合物和導電填料的基礎上，僅依靠內部自由離子的移動實現較高的離子電導率(0.89s/m)(如圖8所示)。并且其阻抗值(50.34kω)在1hz時比商用凝膠(179.9kω)低了3.578倍(如圖7所示)。因其優異的電學性能和粘附性能，在肌電監測中展現出優異的信噪比(38.81db)，比商用凝膠(23.19db)高了1.67倍(如圖10所示)。
19、3、合成的凝膠具本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，在所述的步驟(1)中，所述表面活性劑與助熔劑的摩爾比為1.5:1～2:1；所述表面活性劑和疏水單體的摩爾比為5:1～15:1。
3.根據權利要求2所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨的一種；所述疏水單體為丙烯酸壬酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸亞油酯的一種。
4.根據權利要求1所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，兩種所述的親水單體為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和丙烯酸羥丙酯，所述的交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺；兩種親水單體的摩爾比為2.5:1～3.5:1。
5.根據權利要求4所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，所述的六水合三氯化鐵和納米二氧化硅的質量比為2:1～4:1所述丙烯酸羥丙酯與交聯劑的摩爾比為20:1～25:1。
6.根據權利要求1或2所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，所
7.根據權利要求1或2所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，所述的親水性模具用于反轉調控凝膠界面性質，該親水性模具為玻璃模具、金屬模具或柔性PET薄膜模具。
8.根據權利要求1或2所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，所述的親水性模具還包括部分疏水性模具，該部分疏水性磨具為PTFE、蠟和柔性PDMS薄膜模具中的一種。
9.一種非對稱性粘附水凝膠，通過權利要求1至8任意一項所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法制備而成。
10.一種非對稱性粘附水凝膠在表面電極系統的應用，其特征在于，
...【技術特征摘要】
1.一種非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，在所述的步驟(1)中，所述表面活性劑與助熔劑的摩爾比為1.5:1～2:1；所述表面活性劑和疏水單體的摩爾比為5:1～15:1。
3.根據權利要求2所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨的一種；所述疏水單體為丙烯酸壬酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸亞油酯的一種。
4.根據權利要求1所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，兩種所述的親水單體為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和丙烯酸羥丙酯，所述的交聯劑為n,n-亞甲基雙丙烯酰胺；兩種親水單體的摩爾比為2.5:1～3.5:1。
5.根據權利要求4所述的非對稱性粘附水凝膠的制備方法，其特征在于，所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李風煜，
申請(專利權)人：中科卓智深圳科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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