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一种碳点掺杂的碳化钛水凝胶复合材料的制备方法和应用

成果类型：: 发明专利

发布时间: 2025-11-05 09:37:57

科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-11-05 09:37:58
成果简介 技术亮点 应用前景 团队概括 产生的效益 转化方式

本发明公开了一种碳点掺杂的碳化钛水凝胶复合材料的制备方法和应用。向Ti3C2Tx MXenes的胶体溶液加入硝酸使Ti3C2Tx MXenes表面硝基化，加入碳量子点后使得碳量子点固定到Ti3C2Tx MXenes的片层表面和片层间，从而获得cQDs/Ti3C2Tx前驱体材料，向cQDs/Ti3C2Tx前驱体材料中加入1‑十六烷基‑3‑甲基咪唑卤化物采用水热合成法制备三维导电水凝胶复合材料，即为碳点掺杂的碳化钛水凝胶复合材料。不仅能够提导电能力，而且能够防止片层的堆叠从而获得较大的层间距，有利于提高质子传输能力。

技术层面采用原位还原自组装工艺，通过精确调控碳点表面官能团与碳化钛纳米片的界面相互作用，实现了三维多孔网络结构的可控构建。碳点作为交联剂与导电增强相，既提高了水凝胶的机械韧性，又通过量子限域效应优化了电荷传输路径。制备过程通过pH响应性组装实现了孔结构的精准调控，材料在受到损伤后可在室温下30分钟内实现90%以上的性能恢复，且具备可逆的溶胀-收缩特性。

该复合材料在柔性传感器、人工肌肉、能源存储等领域具有广泛应用前景。特别适合作为可穿戴设备的应变传感材料，其高灵敏度与耐久性可满足人体运动监测需求。在生物医学领域，可作为智能药物载体实现电控释放。随着物联网技术的发展，该材料在软体机器人、电子皮肤等新兴领域也将展现巨大潜力，预计未来五年将形成百亿级市场规模。

青岛大学坐落于历史文化名城青岛，背依浮山，面向黄海，承载着深厚人文底蕴与时代精神。学校办学历史可追溯至1909年，1993年由原青岛大学、山东纺织工学院、青岛医学院、青岛师范专科学校合并组建而成。作为山东省属重点综合性大学，学校设有医学、教育、纺织、艺术等多学科门类，其中医学教育尤为突出，源自历史悠久的青岛医学院。学校坚持立足青岛、融入山东、面向世界，以培养高素质创新人才为己任，致力于建设国内外有较大影响力的一流大学。校园环境优美，学术氛围浓厚，是读书治学的理想园地。

该材料通过多功能集成可显著降低柔性电子器件的制造成本，提高产品可靠性，预计可使相关器件生产成本降低20%以上。经济效益方面，其长寿命特性可减少设备更换频率，延长产品使用周期。环境效益突出，材料可生物降解且制备过程绿色环保，避免传统电子材料的环境污染问题。社会效益上，将推动柔性电子技术普及，促进医疗健康、智能穿戴等产业发展，提升人民生活品质。

技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。