【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
：本專利技術(shù)涉及水凝膠和柔性光電器件領(lǐng)域，具體涉及一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
0、
技術(shù)介紹
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1、柔性電子器件由于其在拉伸等形變過程中的穩(wěn)定性能受到了深入的研究，而聚合物膠體由于其特殊結(jié)構(gòu)和性能，被廣泛用于制備柔性器件中的彈性體。其中，水凝膠是一種親水性聚合物網(wǎng)絡(luò)，其多孔結(jié)構(gòu)可以結(jié)合具有不同刺激響應(yīng)的剛性填料，從而在各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多樣化的功能，如可穿戴設(shè)備、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。然而，由于剛性填料的機(jī)械性能較差，目前研究中的凝膠存在韌性差、無自愈性、抗拉強(qiáng)度低等缺陷，大大限制了其應(yīng)用場景。因此，開發(fā)功能性優(yōu)越且機(jī)械性能良好的剛性填料是提升凝膠性能、拓展其應(yīng)用場景的有效方法。
2、液態(tài)金屬作為一種常溫下處于液態(tài)的金屬材料，具有高導(dǎo)電、高流動(dòng)性、高延展性，通過超聲處理可以得到其納米顆粒，同時(shí)顆粒表面包覆的氧化物薄膜具有良好的光電性質(zhì)，因此液態(tài)金屬納米顆粒適合作為剛性填料用于制備功能性柔性凝膠。在聚合物膠化過程中，液態(tài)金屬納米顆粒優(yōu)越的機(jī)械性能使得其與彈性體結(jié)構(gòu)良好地結(jié)合，而其表面包覆的氧化物薄膜賦予了凝膠出色的光電探測性能，所制備的柔性可拉伸光電凝膠同時(shí)具備優(yōu)異的機(jī)械性能和光電性能，在可穿戴設(shè)備、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
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技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
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1、本專利技術(shù)目的在于提供一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)提供一種基
4、1)將純ga(室溫液態(tài))、純in、純sn金屬顆粒按一定質(zhì)量百分比置于廣口瓶中，使用酒精燈加熱使其完全融化，冷卻后得到gainsn合金；
5、2)取同等質(zhì)量的gainsn合金分別加入無水乙醇以及過渡金屬鹽溶液中，通過探針超聲分別得到含有由氧化鎵薄膜包裹的gainsn納米顆粒(以下簡稱氧化鎵顆粒)的酒精溶液以及含有由金屬氧化膜包裹的gainsn納米顆粒(以下簡稱過渡金屬氧化物顆粒)的過渡金屬鹽溶液；
6、3)將步驟2)中得到的酒精溶液中的氧化鎵顆粒以及過渡金屬鹽溶液中的過渡金屬氧化物顆粒分別使用去離子水抽濾清洗兩次，干燥后得到氧化鎵顆粒和過渡金屬氧化物顆粒；
7、4)將步驟3)中所得的氧化鎵顆粒加入燒杯中，加入乙二醇、四硼酸鈉、聚乙烯醇粉末，使用加熱攪拌臺(tái)進(jìn)行攪拌，冷卻后得到基于氧化鎵顆粒的光電凝膠(以下簡稱hydrogel-1)；將步驟3)中所得的過渡金屬氧化物顆粒加入燒杯中，加入乙二醇、四硼酸鈉、聚乙烯醇粉末，使用加熱攪拌臺(tái)進(jìn)行攪拌，冷卻后得到基于過渡金屬氧化物顆粒的光電凝膠(以下簡稱hydrogel-2)；將步驟3)中所得的氧化鎵顆粒和過渡金屬氧化物顆粒加入燒杯中，加入乙二醇、四硼酸鈉、聚乙烯醇粉末，使用加熱攪拌臺(tái)進(jìn)行攪拌，冷卻后得到基于氧化鎵顆粒和過渡金屬氧化物顆粒的光電凝膠(以下簡稱hydrogel-3)；按照相同的步驟，只加入乙二醇、四硼酸鈉、聚乙烯醇粉末，使用加熱攪拌臺(tái)進(jìn)行攪拌，冷卻后得到未結(jié)合液態(tài)金屬納米顆粒的光電凝膠(以下簡稱hydrogel)作為對照；
8、5)將步驟4)中所得的光電凝膠通過電化學(xué)系統(tǒng)在不同光照強(qiáng)度下進(jìn)行測試，得到光電凝膠的光電性能。
9、根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，步驟1)中，純ga、純in、純sn的質(zhì)量比為6:2:1；酒精燈加熱溫度為約200℃，加熱時(shí)間為30min；冷卻時(shí)間為3h。
10、根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，步驟2)中，無水乙醇的體積為30ml，過渡金屬鹽溶液的體積、濃度分別為30ml、0.5mol/l，分別加入無水乙醇和過渡金屬鹽溶液中的gainsn合金的質(zhì)量均為3g，探針超聲的時(shí)間、功率分別為30min、60％。
11、根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，步驟3)中使用去離子水抽濾清洗的時(shí)間為30min，干燥溫度為60℃，干燥時(shí)間為12h。
12、根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，步驟4)中，氧化鎵顆粒的質(zhì)量均為200mg，過渡金屬氧化物顆粒的質(zhì)量均為200mg，分別加入乙二醇的體積均為0.8ml，四硼酸鈉的質(zhì)量均為160mg，聚乙烯醇的質(zhì)量均為100mg，，加熱溫度均為100℃，攪拌時(shí)間均為20min，冷卻時(shí)間均為3h。
13、根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的，步驟5)中，光照強(qiáng)度為200、300、400、500mw/cm2。本專利技術(shù)方法中所有設(shè)備、原料均為市售產(chǎn)品。
14、基于上述技術(shù)方案可知，本專利技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
15、(1)本專利技術(shù)通過研究發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)制備二維材料的復(fù)雜工序、高成本等手段，利用液態(tài)金屬氧化膜的化學(xué)性質(zhì)，通過電置換反應(yīng)，便捷的制備出功能性金屬氧化物薄膜。在保證納米顆粒高導(dǎo)電性的情況下，增強(qiáng)其光電性能，拓寬了液態(tài)金屬的應(yīng)用范圍。
16、(2)凝膠作為一種具有高彈、高拉伸型結(jié)構(gòu)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，在拉伸等狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)的自愈和自恢復(fù)性在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，液態(tài)金屬納米顆粒和水凝膠二者良好的相容性使得該器件在拉伸等狀態(tài)下始終具有優(yōu)良而穩(wěn)定的光電探測性能。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用，包括步驟如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用，其特征在于，步驟1)中，純Ga、純In、純Sn的質(zhì)量百分比分別為6:2:1；酒精燈加熱溫度為約200℃，加熱時(shí)間為30min；冷卻時(shí)間為3h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用，其特征在于，步驟2)中，無水乙醇的體積為30mL，過渡金屬鹽溶液的體積、濃度分別為30mL、0.5mol/L，分別加入無水乙醇和過渡金屬鹽溶液中的GaInSn合金的質(zhì)量均為3g，探針超聲的時(shí)間、功率分別為30min、60％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用，其特征在于，步驟3)中使用去離子水抽濾清洗的時(shí)間為30min，干燥溫度為60℃，干燥時(shí)間為12h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用，其特征在于，步驟4)中，氧化鎵顆粒的質(zhì)量均為200mg，過渡金屬氧化物顆粒的質(zhì)量均為200mg，加入乙二醇的體積均為0.8mL，四硼酸鈉的質(zhì)
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用，其特征在于，步驟5)中，光照強(qiáng)度為200、300、400、500mW/cm2。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用，包括步驟如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用，其特征在于，步驟1)中，純ga、純in、純sn的質(zhì)量百分比分別為6:2:1；酒精燈加熱溫度為約200℃，加熱時(shí)間為30min；冷卻時(shí)間為3h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液態(tài)金屬的光電凝膠的制備方法及應(yīng)用，其特征在于，步驟2)中，無水乙醇的體積為30ml，過渡金屬鹽溶液的體積、濃度分別為30ml、0.5mol/l，分別加入無水乙醇和過渡金屬鹽溶液中的gainsn合金的質(zhì)量均為3g，探針超聲的時(shí)間、功率分別為30min、60％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：祁祥，郭紫璇，任龍，范瑾林，廖耿程，
申請(專利權(quán))人：湘潭大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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