CN111363106B - 一种高强高韧纳米复合水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用新型表面活性剂剥离和乙烯基化的二硫化钼纳米片同时作为交联剂和填料制备高强高韧纳米复合水凝胶的制备方法及其应用。其主要内容包括：新型表面活性剂的制备；将表面活性剂用于同时剥离和乙烯基化二硫化钼；将乙烯基化的二硫化钼纳米片同时作为交联剂和填料制备纳米复合水凝胶。本发明所述纳米复合水凝胶具有物理交联界面和化学交联界面，物理交联和化学交联界面的并存有利于载荷的转移和能量的耗散，赋予纳米复合水凝胶高强高韧、缺口不敏感和耐疲劳的优点，使其有望在传感器、人工肌肉、软体驱动器、软体机器人等方面广泛应用。

Description

一种高强高韧纳米复合水凝胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种乙烯基化二硫化钼纳米片复合水凝胶及其制备方法和应用，属于高分子材料的制备和应用领域。
背景技术
聚合物水凝胶由于同时具有液体和固体的性质、高含水量以及良好的生物相容性等特点，被认为是制备传感器、人工肌肉、软驱动器、软机器人等人造驱动材料和设备的理想基体。然而传统的水凝胶机械性能差，已无法满足水凝胶在这些方面的实际应用。为了改善水凝胶的机械性能，业界提出了诸多方案，比如开发出双网络水凝胶、拓扑结构水凝胶、纳米复合水凝胶以及超分子水凝胶等。其中，具有优异机械性能的纳米材料能够显著增强纳米复合水凝胶的机械性能，因此纳米复合水凝胶受到人们越来越多的关注。纳米复合水凝胶主要通过纳米材料和水凝胶基体之间的界面键合-解键合来实现能量耗散。但是目前大多数界面作用是通过物理作用形成的，当纳米复合水凝胶承受外力时，载荷传递的效率较低，在界面处会产生能量损失，限制了纳米复合水凝胶机械性能的进一步提升。此外，物理交联的界面作用较弱，不利于纳米复合水凝胶在承受持续外力时的力学稳定性。
发明内容
针对现有技术的纳米复合水凝胶的不足，本发明的第一个目的是提供一种新的具有高强高韧性的纳米复合水凝胶；本发明的第二个目的是提供制备具有高强高韧性纳米复合水凝胶的方法；本发明的第三个目的是提供高强高韧性纳米复合水凝胶的应用。
针对本发明的一个目的，本发明提供的高强高韧纳米复合水凝胶，其基体为包含乙烯基的单体通过自由基聚合得到，并采用表面活性剂剥离和乙烯基化的二硫化钼纳米片同时作为交联剂和填料，复合水凝胶中同时存在物理交联的界面和化学交联的界面。
本发明提供的高强高韧纳米复合水凝胶，其制备原料的组成组分以质量份计包括，乙烯基单体15～25份，采用表面活性剂剥离和乙烯基化同时作为交联剂和填料的二硫化钼纳米片0.01～0.05份，四甲基乙二胺(TMEDA)促进剂0.02～0.04份，过硫酸钾(KPS)引发剂0.03～0.05份。
在本发明所述高强高韧纳米复合水凝胶的技术方案中，所述表面活性剂优选选择通过聚乙烯亚胺(PEI)和烯丙基缩水甘油醚(AGE)反应制得。
在本发明所述高强高韧纳米复合水凝胶的技术方案中，所述包含乙烯基的单体优先选自丙烯酰胺、丙烯酸和异丙基丙烯酰胺；进一步优先选择丙烯酰胺。
在本发明所述高强高韧纳米复合水凝胶的技术方案中，所述物理交联是指乙烯基化的二硫化钼纳米片内部存在的静电作用和疏水相互作用；所述化学交联是指乙烯基化的二硫化钼纳米片上的乙烯基和所述单体上的乙烯基反应形成。
针对本发明的第二个目的，本发明提供的高强高韧纳米复合水凝胶的制备方法，采取在室温条件下，将0.01～0.05份乙烯基化的二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15～25份乙烯基单体和0.02～0.04份作为促进剂的四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮以除去其中的氧气形成混合液，之后向混合液中加入0.03～0.05份作为引发剂的过硫酸钾，经充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在室温下反应24～48h，得到纳米复合水凝胶。所述室温一般是指5～40℃。
在本发明提供的上述制备方法中，所述乙烯基化二硫化钼纳米片可从市场上购买，也可采用下述方法制备：将3～5份乙烯基官能化聚合物表面活性剂溶于水中，加入0.2～0.6份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在200～300W功率下超声8～16h，得到乙烯基化的二硫化钼纳米片。
在本发明提供的上述制备方法中，所述表面活性剂可从市场上购买，也可采用下述方法制备：将摩尔比为1:0.5～2的聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚溶于水中，在40～80℃下反应4～10h，得到乙烯基化的聚合物表面活性剂。
与现有技术相比，本发明具有以下十分突出的优点和技术效果：
本发明提供的高强高韧纳米复合水凝胶同时具备物理交联的界面和化学交联的界面，物理交联的界面通过乙烯基化的二硫化钼纳米片内部存在的静电作用和疏水相互作用形成，化学交联的界面通过乙烯基化的二硫化钼纳米片上的乙烯基和乙烯基单体上的乙烯基反应形成。当纳米复合水凝胶承受外力时，弱的物理交联的界面作用被优先破坏来耗散能量，避免强的化学交联的界面作用被破坏，有利于提高纳米复合水凝胶的断裂伸长率和缺口不敏感性能；化学交联的界面作用保持纳米复合水凝胶网络结构的完整性，有利于提高提高纳米复合水凝胶的断裂强度和耐疲劳性能。因此，采用乙烯基化的二硫化钼纳米片同时作为交联剂和填料制备的纳米复合水凝胶具有高强高韧、缺口不敏感和耐疲劳的优点，有望在传感器、人工肌肉、软体驱动器、软体机器人等方面广泛应用。
附图说明
图1为本发明实施例G中乙烯基官能化的聚合物表面活性剂的1H核磁谱图。
图2a、图2b为实施例8中剥离的二硫化钼的SEM图和AFM图。
图3a、图3b为二硫化钼粉末和实施例8中剥离的二硫化钼的红外谱图以及热失重谱图。
图4为在其他条件与实施例10、11、12、13、14相同的情况下，加入不同乙烯基化二硫化钼纳米片的份量对纳米复合水凝胶在拉伸条件下应力-应变行为的影响。
图5为实施例13中纳米复合水凝胶D存在预制缺口时的拉伸行为；
图6为实施例13中纳米复合水凝胶D在循环压缩加载-卸载条件的应力恢复曲线。
具体实施方式
如前所述，纳米材料与水凝胶基体之间的界面还需要进一步设计，以满足制备具有高机械性能的纳米复合水凝胶的要求。本案发明人经过不断尝试和实践，特提出一种乙烯基化的二硫化钼纳米片同时作为交联剂和填料制备的高强高韧纳米复合水凝胶的技术方案。如下将对该纳米复合水凝胶的制备以及技术方案进行详细的阐述。
表面活性剂是通过摩尔比为1:0.5～2的聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚在40～80℃条件下反应4～10h制备的。其中聚乙烯亚胺的数均分子量Mn可为10000、60000或70000，优选70000，结构为超支化结构。
上述表面活性剂以聚乙烯亚胺的氨基与烯丙基缩水甘油醚的环氧基反应制备的，呈超支化结构，末端为疏水的烯丙基醚链。这部分疏水链段不影响该表面活性剂分子易溶于水的本质。
由于表面活性剂分子中存在伯胺、仲胺和叔胺基团，能够与水形成铵根离子，其水溶液呈正电性。
从图1可以看出，2～3ppm的峰归属于亚甲基的质子峰，2.4～2.9ppm对应的核磁峰归属于亚甲基的质子峰，5.8～5.9ppm对应的核磁峰归属于烯丙基的质子峰b，说明表面活性剂分子中乙烯基的存在。通过质子峰面积的计算，可以得到该表面活性剂中氨基的平均取代度为0.68，意味着每1摩尔的表面活性剂分子中含有0.68摩尔的乙烯基。
将该表面活性剂应用于辅助二硫化钼在超声作用下的高效剥离和功能化改性，是将3～5份乙烯基官能化聚合物表面活性剂溶于水中，加入0.2～0.6份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在200～300W功率下超声8～16h，得到乙烯基化的二硫化钼纳米。其机理为无机的二硫化钼疏水且在水中呈负电性，在超声条件下，通过表面活性剂和二硫化钼之间的静电作用和疏水作用成功实现剥离和功能化，形成表面带有大量乙烯基、内部存在物理吸附作用的二硫化钼材料。
从图2a、图2b可以看出，剥离得到的二硫化钼纳米片横向尺寸为100～200nm，厚度为2～6nm，说明二硫化钼在该表面活性剂的辅助下通过超声作用被成功剥离为尺寸分布较窄的纳米薄片。
从图3a、图3b可以看出，该二硫化钼纳米片表面确实存在乙烯基官能化的聚合物表面活性剂，说明在超声条件下，该表面活性剂分子通过静电作用和疏水作用成功吸附在纳米片表面。
将乙烯基化的二硫化钼纳米片同时作为交联剂和填料用于制备高强高韧的纳米复合水凝胶，是在室温条件下，将0.01～0.05份乙烯基化的二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15～25份乙烯基单体和0.02～0.04份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03～0.05份引发剂过硫酸钾得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24～48h，得到纳米复合水凝胶。
所述乙烯基单体包括丙烯酰胺、丙烯酸、N-异丙基丙烯酰胺的任意一种或两种以上的组合。
从图4可以看出，随着乙烯基化的二硫化钼纳米片加入量从0.01份增加到0.05份，纳米复合水凝胶的断裂强度由250kPa增加至650kPa，说明乙烯基化的二硫化钼纳米片对凝胶具有明显的增强效果；纳米复合水凝胶A-E的断裂伸长率均在2000％以上，说明乙烯基化的二硫化钼纳米片对凝胶具有优异的增韧效果。
为了考察纳米复合水凝胶的性能，设计了三种纳米复合水凝胶的实验样品：
纳米复合水凝胶实验样品为哑铃形，其标距长度为20mm、宽度为4mm、厚度为1mm。
纳米复合水凝胶实验样品为长条形，宽度为25mm、厚度为1mm，预制缺口的宽度为12.5mm。
纳米复合水凝胶实验样品为圆柱形，高度为15mm、直径为13mm。
从图5可以看出，即使存在预制缺口，纳米复合水凝胶也能被拉伸17倍以上，且缺口出现明显的钝化，说明纳米复合水凝胶具有良好的缺口不敏感性能。
从图6可以看出，纳米复合水凝胶在承受1000次的循环压缩加载-卸载测试后，其在最大压缩应变对应的应力几乎保持不变，说明纳米复合水凝胶具有优异的耐疲劳性能。
因此，采用乙烯基化的二硫化钼纳米片同时作为交联剂和填料制备的纳米复合水凝胶具有高强高韧、缺口不敏感和耐疲劳的优点，有望在传感器、人工肌肉、软体驱动器、软体机器人等方面广泛应用。
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
发明人对以下实施例制得的表面活性剂、乙烯基化二硫化钼纳米片以及纳米复合水凝胶按下述方法进行了以下相关性能测试：
1.核磁谱图测试
将表面活性剂样品溶解在氘代氯仿中，采用Advance III HD 400MHz型核磁仪测试样品的1H谱图。
2.SEM测试
通过Nova NanoSEM 450型场发射扫描电镜观察所制备的乙烯基化二硫化钼纳米片的形貌。
3.红外谱图测试
采用Nicolet 6700型傅里叶变换红外光谱仪测试二硫化钼粉末和乙烯基化二硫化钼纳米片的红外谱图。
4.热失重测试
使用Q500型热重分析仪表征二硫化钼粉末和乙烯基化二硫化钼纳米片在氮气氛围下的热稳定性，测试温度范围为100～800℃。
5.机械性能测试
通过Instron 5567测试机对纳米复合水凝胶进行机械性能测试。使用100mm/min的拉伸速率将纳米复合水凝胶样品拉伸直至断裂，记录应力-应变曲线。为了考察纳米复合水凝胶的缺口不敏感性能，对纳米复合水凝胶样品预制缺口，以相同的速率拉伸样品直至断裂。为了考察纳米复合水凝胶的耐疲劳性能，对纳米复合水凝胶样品进行循环压缩加载-卸载测试，压缩的最大应变恒定为60％，压缩速率为100mm/min。
在以下各实施例中，所涉及到的组分份数、百分比，除特别说明之外，均为质量份数、百分比。
表面活性剂的制备：
实施例A:将摩尔比为1:0.5的聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚溶于水中，在40℃条件下反应4h，制备得到乙烯基官能化的聚合物表面活性剂A。
实施例B:将摩尔比为1:1的聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚溶于水中，在40℃条件下反应4h，制备得到乙烯基官能化的聚合物表面活性剂B。
实施例C:将摩尔比为1:2的聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚溶于水中，在40℃条件下反应4h，制备得到乙烯基官能化的聚合物表面活性剂C。
实施例D:将摩尔比为1:1的聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚溶于水中，在60℃条件下反应4h，制备得到乙烯基官能化的聚合物表面活性剂D。
实施例E:将摩尔比为1:1的聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚溶于水中，在80℃条件下反应4h，制备得到乙烯基官能化的聚合物表面活性剂E。
实施例F:将摩尔比为1:1的聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚溶于水中，在60℃条件下反应7h，制备得到乙烯基官能化的聚合物表面活性剂F。
实施例G:将摩尔比为1:1的聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚溶于水中，在60℃条件下反应10h，制备得到乙烯基官能化的聚合物表面活性剂G。
乙烯基化二维纳米片的制备：
实施例1
将3份乙烯基官能化聚合物表面活性剂G溶于水中，加入0.2份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在200W功率下超声8h，得到乙烯基官能化的二维纳米片。
实施例2
将3份乙烯基官能化聚合物表面活性剂G溶于水中，加入0.2份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在300W功率下超声8h，得到乙烯基官能化的二维纳米片。
实施例3
将3份乙烯基官能化聚合物表面活性剂G溶于水中，加入0.5份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在300W功率下超声8h，得到乙烯基官能化的二维纳米片。
实施例4
将3份乙烯基官能化聚合物表面活性剂G溶于水中，加入0.6份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在300W功率下超声8h，得到乙烯基官能化的二维纳米片。
实施例5
将3份乙烯基官能化聚合物表面活性剂G溶于水中，加入0.4份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在300W功率下超声12h，得到乙烯基官能化的二维纳米片。
实施例6
将3份乙烯基官能化聚合物表面活性剂G溶于水中，加入0.4份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在300W功率下超声16h，得到乙烯基官能化的二维纳米片。
实施例7
将3份乙烯基官能化聚合物表面活性剂G溶于水中，加入0.4份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在300W功率下超声8h，得到乙烯基官能化的二维纳米片。
实施例8
将4份乙烯基官能化聚合物表面活性剂G溶于水中，加入0.4份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在300W功率下超声8h，得到乙烯基官能化的二维纳米片。
实施例9
将5份乙烯基官能化聚合物表面活性剂G溶于水中，加入0.4份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在300W功率下超声8h，得到乙烯基官能化的二维纳米片。
纳米复合水凝胶的制备：
实施例10
在室温条件下，将0.01份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶A。
实施例11
在室温条件下，将0.02份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶B。
实施例12
在室温条件下，将0.03份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶C。
实施例13
在室温条件下，将0.04份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶D。
实施例14
在室温条件下，将0.05份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶E。
实施例15
在室温条件下，将0.04份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入20份丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶F。
实施例16
在室温条件下，将0.04份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入25份丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶G。
实施例17
在室温条件下，将0.04份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酰胺和0.03份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶H。
实施例18
在室温条件下，将0.04份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酰胺和0.04份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶I。
实施例19
在室温条件下，将0.04份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.04份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶J。
实施例20
在室温条件下，将0.04份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.05份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶K。
实施例21
在室温条件下，将0.04份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应48h，得到纳米复合水凝胶L。
实施例22
在室温条件下，将0.04份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份丙烯酸和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶M。
实施例23
在室温条件下，将0.04份实施例8中的乙烯基化二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15份N-异丙基丙烯酰胺和0.02份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮15min以除去其中的氧气形成混合液；向分散液中加入0.03份引发剂过硫酸钾充分搅拌得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在常温下反应24h，得到纳米复合水凝胶N。

Claims (7)

1.一种高强高韧纳米复合水凝胶，其特征在于复合水凝胶基体为包含乙烯基的单体通过自由基聚合得到，并采用表面活性剂剥离和乙烯基化的二硫化钼纳米片同时作为交联剂和填料，复合水凝胶中同时存在物理交联的界面和化学交联的界面，其组成组分以质量份计，包括乙烯基单体15~25份，表面活性剂剥离和乙烯基化的二硫化钼纳米片0.01~0.05份，四甲基乙二胺促进剂0.02~0.04份，过硫酸钾引发剂0.03~0.05份；所述表面活性剂通过聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚反应制得；所述包含乙烯基的单体选自丙烯酰胺、丙烯酸和异丙基丙烯酰胺。
2.如权利要求1所述的高强高韧纳米复合水凝胶，其特征在于所述的物理交联为乙烯基化的二硫化钼纳米片内部存在的静电作用和疏水相互作用。
3.如权利要求1或2所述的高强高韧纳米复合水凝胶，其特征在于所述的化学交联为乙烯基化的二硫化钼纳米片上的乙烯基和所述单体上的乙烯基反应形成。
4.如权利要求1-3任意一项所述的高强高韧纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于：在室温条件下，将0.01~0.05份表面活性剂剥离和乙烯基化的二硫化钼纳米片在超声作用下均匀分散在水溶液中，加入15~25份乙烯基单体和0.02~0.04份促进剂四甲基乙二胺，在搅拌作用下向分散液通氮以除去其中的氧气形成混合液，之后向混合液中加入0.03~0.05份引发剂过硫酸钾得到前驱液，接着将前驱液在氮气氛围下转移到模具中，在室温下反应24~48 h，得到纳米复合水凝胶。
5.如权利要求4所述的高强高韧纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于所述表面活性剂剥离和乙烯基化的二硫化钼纳米片的制备：将3~5 份表面活性剂溶于水中，加入0.2~0.6 份二硫化钼粉末混匀形成分散液，在200~300 W功率下超声8~16 h，得到表面活性剂剥离和乙烯基化的二硫化钼纳米片。
6.如权利要求4所述的高强高韧纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于所述表面活性剂的制备：将摩尔比为1:0.5~2的聚乙烯亚胺和烯丙基缩水甘油醚溶于水中，在40~80℃下反应4~10 h，得到所述表面活性剂。
7.如权利要求1-3任意一项所述的高强高韧纳米复合水凝胶的应用，其特征在于将所述纳米复合水凝胶用于传感器、人工肌肉、软体驱动器、软体机器人。
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