本发明属于高分子材料及柔性电子，特别涉及一种基于四重氢键室温自修复柔性电子皮肤材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、随着科学技术的发展，可以将不同的外部信息转换为可识别的电信号的类皮肤样传感器因其在电子皮肤和可穿戴电子产品中的潜在应用而引起了极大的关注。然而，传统的传感器通常具有内在的刚性，无法承受巨大的机械应变，其复杂几何结构大大降低了其光学透明性，阻碍了传感器的广泛应用。
2、离子凝胶材料是将聚合物和离子液体(il)复合制备成的一种具有离子导电性的凝胶材料，由于il的高离子导电率、热稳定性、宽电化学窗口等特性，所制备的离子凝胶材料具有良好的导电性、突出的力学性能、对刺激的高灵敏度和优异的环境稳定性。另外，离子凝胶材料具有良好的柔韧性、生物相容性、力学匹配性与可修饰性，被认为是一种理想的智能可穿戴材料，在人体运动感知、健康监测、人机交互等领域得到广泛关注。然而，在外部温度、湿度、压力等环境中，柔性传感材料容易老化、损坏和失效，大大缩短了其使用寿命，限制其大规模的应用。所以，具有自修复功能的新型柔性离子凝胶传感材料受到研究者的广泛关注，而目前所制备的自修复离子凝胶传感器普遍存在修复时间长、机械强度低、修复过程需要加热、溶剂、加压等外界条件。
技术实现思路
1、本发明的一个目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于四重氢键室温自修复柔性电子皮肤材料的制备方法，其制备得到的电子皮肤传感器具有优异的机械性能、自愈合性能，高灵敏度、良好的稳定性以及优异的应变传感性能。
2、为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
3、一种基于四重氢键室温自修复柔性电子皮肤材料的制备方法，其具体制备方法包括以下步骤：
4、步骤(1)、将6-甲基异胱氨酸溶于二甲基亚砜中，在加热条件下搅拌溶解，将溶液冷却到室温后，向溶液中加入2-异氰基甲基丙烯酸酯，继续冷却得到沉淀物；沉淀物干燥后得到4-二氢嘧啶-2-脲基甲基丙烯酸乙酯(upyma)。
5、作为优选，步骤(1)所述6-甲基异胱氨酸与2-异氰基甲基丙烯酸酯的质量比为1：1～3。
6、作为优选，步骤(1)加热温度为150℃；
7、作为优选，步骤(1)二甲基亚砜为色谱级；
8、步骤(2)、将丙烯酸酯单体、离子液体、交联剂、光引发剂以及步骤(1)制得的upyma溶于有机溶剂中，加热搅拌得到混合溶液；其中，upyma、离子液体与丙烯酸酯单体的质量比为0.02～0.2：0.3～2：1；
9、作为优选，步骤(2)所述丙烯酸酯单体由乙二醇苯基醚丙烯酸酯(pea)和丙烯酸叔丁酯(tba)组成，且pea与tba的摩尔比为1：0.25～0.75；
10、作为优选，步骤(2)所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、n-丁基-n-甲基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、n-己基吡啶双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐中的一种。
11、作为优选，步骤(2)所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮；光引发剂和交联剂分别占丙烯酸酯单体质量的1％和0.5％。
12、作为优选，步骤(2)所述有机溶剂为二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、甲苯、氯仿中的一种，有机溶剂与溶质(丙烯酸酯单体、离子液体、交联剂、光引发剂、upyma)的质量比为1：0.5～1。
13、作为优选，步骤(2)加热温度为40～80℃，搅拌时间为0.5～2h；
14、步骤(3)、将步骤(2)的混合溶液超声后倒入模具中，放入紫外光中进行原位紫外光聚合，得到离子凝胶；
15、作为优选，步骤(3)超声时间20～60min；聚合时间为4～12h；
16、步骤(4)、将步骤(3)离子凝胶置于真空环境中加热干燥，去除溶剂，得到导电离子凝胶。
17、作为优选，步骤(4)真空干燥箱温度为60～80℃，干燥时间为24～72h；
18、作为优选，导电离子凝胶的厚度为0.5～2mm。
19、步骤(5)、将导电离子凝胶从模具中取出，裁剪成所需形状并在两端贴敷铜电极，制备得到所述基于四重氢键室温自修复柔性电子皮肤材料。
20、本发明所制备的电子皮肤材料具有自愈合功能，可重复利用。将步骤(4)中的导电离子凝胶完全切断，重新拼接自愈12h后，按照步骤(5)的方法组装制备电子皮肤传感器，愈合后的电子皮肤传感器仍可用于应变传感性能监测。
21、本发明的另一个目的是提供一种电子皮肤材料，采用以上方法制备得到。
22、本发明的又一个目的是提供一种电子皮肤传感器，采用上述电子皮肤材料制备得到，其中电子皮肤传感器为应变传感器。
23、与现有技术相比，本发明具有以下优点：
24、(1)本发明将2-脲基-4-1[h]嘧啶酮(upy)基团引入到离子凝胶骨架中，采用合适比例的离子液体和丙烯酸酯单体实现导电离子的均匀分散：若离子液体的量过大则难以聚合为弹性体；过少则离子凝胶的导电性能下降，导电率下降。
25、(2)本发明采用合适比例的upyma赋予离子凝胶优异的自愈合与机械性能；由于upy基团可自身结合形成四重氢键，因此含有upy基团的离子凝胶表现出优异的室温自修复功能，并且通过氢键的增强效应，离子凝胶的机械性能显著得到提升；另外，upy基团间的氢键相互作用提高了离子凝胶的热分解温度，赋予了离子凝胶材料优异的热稳定性。若upyma的含量过高，一方面需要更多的有机溶剂溶解，增大聚合难度，另一方面虽然会提高离子凝胶的力学性能与模量，但同时也减少了链段的运动能力，降低了自愈合的效率；若upyma的含量过低，则自愈合效果与力学性能的提升不明显。
26、(3)本发明采用原位光聚合的方法制备具有高透明，自愈合性能的柔性多功能电子皮肤，制备方法简单，成本低廉，可实施性高，容易实现工业化生产；由于其电子皮肤材料具有优异的自愈合性能，可在受到外界损伤后自愈，重新组装制备电子皮肤传感器，实现重复利用。
27、(4)本发明所制备的导电离子凝胶具有对应变刺激的响应行为，将所制备的离子凝胶材料组装成电子皮肤传感器，可用于检测应变刺激，具有较高的传感灵敏度，稳定性和可重复性，其可以用于监测人体运动，用于个人健康管理。
28、(5)upyma的四重氢键键合作用赋予离子凝胶优异的室温自愈合特性，实现电子皮肤材料的可循环利用性，为高效发展绿色柔性电子高值化利用提供新思路。
1.一种基于四重氢键室温自修复柔性电子皮肤材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述6-甲基异胱氨酸与2-异氰基甲基丙烯酸酯的质量比为1：1～3。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述丙烯酸酯单体由乙二醇苯基醚丙烯酸酯pea和丙烯酸叔丁酯tba组成，其中pea与tba的摩尔比为1：0.25～0.75。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、n-丁基-n-甲基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、n-己基吡啶双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐中的一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述有机溶剂为二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、甲苯、氯仿中的一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)超声时间20～60min；聚合时间为4～12h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)真空干燥温度为60～80℃，干燥时间为24～72h，导电离子凝胶的厚度为0.5～2mm。
9.一种电子皮肤材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述方法制备得到。
10.一种电子皮肤传感器，采用权利要求9所述电子皮肤材料制备得到，其特征在于，所述电子皮肤传感器为应变传感器。
