CN112500585B - CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了CS/TA/PAA‑Al3+复合离子水凝胶及其制备方法和应用。本发明首先在常温下将壳聚糖溶解在含有乙酸的去离子水中，形成壳聚糖均相溶液；然后加入单宁酸，混匀得到混合溶液1；随后依次加入丙烯酸、铝盐溶液和N,N‑亚甲基双丙烯酰胺，混匀得到混合溶液2；再将混合溶液2转移至冰水浴中，通入氮气完全除氧后，继续加入过硫酸钾，混匀得到混合溶液3；最后，将混合溶液3注入反应模具中，在70℃下恒温聚合反应4‑8h。本发明制备的水凝胶具有高拉伸、自愈合、自粘、抗疲劳、高应变敏感性，利用该水凝胶制备的应变传感器可在0‑1400％的应变范围内稳定反映电信号变化，可用于监测人体的肢体运动，因此，本发明的复合离子水凝胶是一种很有发展前景的智能应变传感材料。

Description

CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于智能材料技术领域，具体涉及CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，柔性电子传感器在智能可穿戴电子设备中发挥着至关重要的作用，通过将机械变形转化为电信号，其在人体运动监测、健康检测和软机器人等领域有广阔的应用前景。但是随着社会需求的不断提高，对传感器在不同领域中的应用提出了更高的标准和要求。除了包括柔性、耐久性、低功耗和生物相容性在内的基本要求之外，柔性传感器还必须满足各种功能性要求，如高拉伸性、快速自恢复性、良好的抗疲劳性、自愈合性、自粘性、宽应变窗口和高应变灵敏度。因此，制造多功能、高性能稳定的应变传感器在可穿戴电子设备，人工智能和软机器人等方面的应用中至关重要。离子水凝胶因其固有的导电性、可拉伸性和生物相容性而逐渐成为一种有前途的应变传感器材料。为了进一步优化这类水凝胶材料，发展一种高拉伸、自愈合、自粘、抗疲劳、高应变敏感性且在连续的机械变形过程中稳定检测电信号的新材料意义重大。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶及其制备方法和应用。基于离子水凝胶固有的导电性、可拉伸性，本发明提出了一种高拉伸、自愈合、自粘、耐疲劳、高应变敏感性且在连续的机械变形过程中稳定检测电信号的复合离子水凝胶。
为了实现本发明的上述其中一个目的，本发明采用的技术方案如下：
CS/TA/PAA-Al3+(CTPA)复合离子水凝胶的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将壳聚糖(CS)加入到去离子水中，然后滴加冰醋酸(CH3COOH)，常温条件下搅拌溶解，得到壳聚糖(CS)均相溶液；
(2)搅拌条件下将单宁酸(TA)加入到步骤(1)所述壳聚糖均相溶液中，继续搅拌均匀，得到混合溶液1；
(3)依次将丙烯酸(AA)、铝盐水溶液和N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)加入到步骤(2)所述混合溶液1中，继续搅拌均匀，得到混合溶液2；
(4)将步骤(3)所述混合溶液2转移至冰水浴中，通入氮气，待完全除氧后，向混合溶液2中加入过硫酸钾(KPS)，继续搅拌均匀，得到混合溶液3；
(5)将步骤(4)所述混合溶液3注入模具中，然后在70℃条件下恒温反应4-8h，获得所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
具体地，上述技术方案，步骤(1)中所述常温是指四季中自然室温条件，不进行额外的冷却或加热处理，一般常温控制在10-30℃，最好是15-25℃。
进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述壳聚糖与去离子水的用量比为(0.1-1)质量份：(10-50)体积份，其中：所述质量份和体积份之间是以g：mL为基准。
进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述冰醋酸与壳聚糖的质量比为0.75-0.85：1。
进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述单宁酸与去离子水的用量比为(0.0024-0.2)质量份：(10-50)体积份，优选为(0.0025-0.1)质量份：(10-50)体积份；其中：所述质量份和体积份之间是以g：mL为基准。
进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述搅拌的时间为1-1.5h。
进一步地，上述技术方案，步骤(3)中所述丙烯酸在混合溶液2中的浓度应控制在1-5mol/L。
进一步地，上述技术方案，步骤(3)中所述铝盐为硫酸铝(Al2(SO4)3)、氯化铝(AlCl3)等中的任一种。
进一步地，上述技术方案，步骤(3)中所述铝盐水溶液中Al3+的浓度为0.4-1.6mol/L。
进一步地，上述技术方案，步骤(3)中所述铝盐水溶液用量为0.5-1mL。
进一步地，上述技术方案，步骤(3)中所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酸的摩尔比为(0.005-0.06)：100。
进一步地，上述技术方案，步骤(4)中所述过硫酸钾(KPS)与丙烯酸的摩尔比为(0.15-0.45)：100。
具体地，上述技术方案，步骤(4)中通入氮气的时间不限，只要能实现完全除去氧气即可。所述氮气的通入时间一般为5-10min。
本发明的第二个目的在于提供采用上述所述方法制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
本发明的第三个目的在于提供上述所述CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的应用，可用于制备应变传感器来监测人体的运动。
一种用于监测人体运动的应变传感器，所述应变传感器包括本发明上述所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
本发明的反应机理如下：
本发明的复合凝胶体系中，丙烯酸单体在壳聚糖、单宁酸、化学交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和物理交联剂Al3+的存在下聚合，形成多个非共价相互作用和具有共价键的互穿网络。基质中协同的多重可逆配位键和多重氢键的存在赋予 CS/TA/PAA-Al3+复合水凝胶高拉伸性、快速自恢复性、良好的抗疲劳性和优异的自愈合性能。单宁酸分子上的大量邻苯二酚和邻苯三酚基团提供了对各种表面的良好且可逆的自粘附性。这种柔性传感器可以直接附着在人体上，监测人体运动，甚至重要的生理信号。此外，复合水凝胶传感器显示出宽应变窗口(0-1400％)和高应变灵敏度(应变系数高达12.2)。因此，水凝胶传感器可以实现对人体的明显肢体运动和细微肌肉运动的实时监控。我们传感器的上述多功能性能为柔性可穿戴设备的发展提供了新的前景。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的合成采用简便的一锅法，成本低且方便生产。
(2)本发明的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶具有高的拉伸应变灵敏度，可以在0-1400％的应变范围内稳定反映电信号变化。利用本发明的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶制备的应变传感器可以用于监测人体的肢体运动，是一种很有发展前景的智能应变传感材料。
(3)本发明采用的N,N-亚甲基双丙烯酰胺、壳聚糖、单宁酸、聚丙烯酸和Al3+相互之间是以化学键、离子键和多重氢键三种相互作用交联的复合结构。
(4)本发明制得的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶具有高度可拉伸性能，利用该水凝胶制备的应变传感器可以监测更高数量级的应变。
(5)利用本发明的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶制得的应变传感器具有优异的自恢复和抗疲劳性能，可延长这些应变传感器设备的使用寿命。
(6)利用本发明的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶制得的应变传感器具有高应变敏感系数且在连续的机械变形过程中稳定检测电信号，因此可以用于人体运动的监测。
(7)利用本发明的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶制得的应变传感器具有良好的自粘性，确保皮肤和传感器之间的可靠接触，从而有利于重复的动态变形下的最大化稳定的信号输出，也避免了用胶带来固定的繁琐操作，方便快捷，因此可以用于人体运动的监测。
(8)利用本发明的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶制得的应变传感器具有优异的自愈合性，可以在环境条件下自动修复损伤，从而提高水凝胶传感器的耐用性和可靠性，这将大大降低水凝胶传感器的维修成本，因此可以用于人体运动的监测。
附图说明
图1为本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的宏观机械性能展示图：其中：(a)拉伸试验展示了水凝胶的高拉伸性；(b)展示了水凝胶的耐刺穿性； (c)展示了水凝胶的打结拉伸实验；(d)展示了水凝胶的拉伸性；(e)展示了水凝胶可以提升0.5Kg重物。
图2为本发明实施例1、2、3、4制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的力学性能测试结果图：其中：(a)分别是实施例1、实施例2、实施例3、实施例4制备的 CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的应力-应变曲线；(b)为本发明实施例3制备的 CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶进行连续10次的加载-卸载循环拉伸测试结果图。
图3中(a)为本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶(原始水凝胶)和切断后不同愈合时间下的水凝胶的应力-应变曲线测试结果图；(b)为本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶在切割愈合过程中的实时电阻变化测试结果图。
图4中(a)为本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶与不同基材的粘合强度测试结果对比图；(b)为本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶分别进行5个循环的拉伸剪切试验后，与不同基材的粘附力的测试结果对比图。
图5中(a)、(b)分别为本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶用作应变传感器在小应变和大应变条件下的灵敏因子变化结果图。
图6为本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶用作应变传感器用于监测人体运动时的测试结果图。
具体实施方式
下面通过实施案例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施案例。
根据本申请包含的信息，对于本领域技术人员来说可以轻而易举地对本发明的精确描述进行各种改变，而不会偏离所附权利要求的精神和范围。应该理解，本发明的范围不局限于所限定的过程、性质或组分，因为这些实施方案以及其他的描述仅仅是为了示意性说明本发明的特定方面。实际上，本领域或相关领域的技术人员明显能够对本发明实施方式做出的各种改变都涵盖在所附权利要求的范围内。
为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。
本发明公开了一种CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶及其制备方法和应用，所述水凝胶是采用简单的一锅制法，首先在常温条件下将壳聚糖生物大分子溶解在含有乙酸的去离子水中，直到形成均匀的壳聚糖均相溶液。然后在搅拌下将单宁酸加入到壳聚糖均相溶液中，继续搅拌得到混合溶液1。随后，依次将丙烯酸、铝盐溶液和N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入到所述混合溶液1中并继续搅拌得到混合溶液2。再将所述混合溶液2转移至冰水浴中，通入氮气除氧，将过硫酸钾加入到上述混合溶液2中，搅拌均匀得到混合溶液3。最后，将混合溶液3注入反应模具中，在70℃下恒温聚合反应4-8h，得到目标CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
本发明的双网络离子水凝胶具有高拉伸、自愈合、自粘、抗疲劳、高应变敏感性，且利用该水凝胶制备的应变传感器可在0-1400％的应变范围内稳定反映电信号变化，可用于监测人体的肢体运动，由此可见，本发明的复合离子水凝胶是一种很有发展前景的智能应变传感材料。
下述实施例中所使用的试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市购等商业途径得到的原料和试剂。
实施例1
本实施例的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
S11、将0.18g壳聚糖(CS)加入到10mL去离子水中，然后滴加0.135g冰醋酸(CH3COOH)，常温条件下搅拌溶解，得到壳聚糖(CS)均相溶液。
S12、搅拌条件下将0.005g单宁酸(TA)加入到步骤S11所述壳聚糖均相溶液中，继续搅拌1.5h，得到混合溶液1。
S13、依次将3g丙烯酸(AA)、0.5mL浓度为0.4mol/L的氯化铝水溶液和1.232mg的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)加入到步骤S12所述混合溶液1中，继续搅拌均匀，得到混合溶液2。
S14、将步骤S13所述混合溶液2转移至冰水浴中，通氮气5分钟完全除氧后，向混合溶液2中加入0.03g过硫酸钾(KPS)，继续搅拌均匀，得到混合溶液3。
S15、将步骤S14所述混合溶液3注入模具中，然后在70℃下恒温反应6h，获得所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
实施例2
本实施例的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
S21、将0.24g壳聚糖(CS)加入到10mL去离子水中，然后滴加0.165g冰醋酸(CH3COOH)，常温条件下搅拌溶解，得到壳聚糖(CS)均相溶液。
S22、搅拌条件下将0.0075g单宁酸(TA)加入到步骤S21所述壳聚糖均相溶液中，继续搅拌1h，得到混合溶液1。
S23、依次将3g丙烯酸(AA)、1mL浓度为0.8mol/L的氯化铝水溶液和 1.232mg的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)加入到步骤S22所述混合溶液1中，继续搅拌均匀，得到混合溶液2。
S24、将步骤S23所述混合溶液2转移至冰水浴中，然后通氮气5分钟完全除氧后，向混合溶液2中加入0.04g过硫酸钾(KPS)，继续搅拌均匀，得到混合溶液3。
S25、将步骤S24所述混合溶液3注入模具中，然后在70℃下恒温反应8h，获得所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
实施例3
本实施例的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
S31、将0.24g壳聚糖(CS)加入到10mL去离子水中，然后滴加0.165g冰醋酸(CH3COOH)，常温条件下搅拌溶解，得到壳聚糖(CS)均相溶液。
S32、搅拌条件下将0.15g单宁酸(TA)加入到步骤S31所述壳聚糖均相溶液中，继续搅拌1.5h，得到混合溶液1。
S33、依次将3.5g丙烯酸(AA)、1mL浓度为1.6mol/L的氯化铝水溶液和 2.46mg的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)加入到步骤S32所述混合溶液1中，继续搅拌均匀，得到混合溶液2。
S34、将步骤S33所述混合溶液2转移至冰水浴中；然后通氮气5分钟完全除氧后，向混合溶液2中加入0.04g过硫酸钾(KPS)，继续搅拌均匀，得到混合溶液3。
S35、将步骤S34所述混合溶液3注入模具中，然后在70℃下恒温反应6h，获得所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
实施例4
本实施例的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
S41、将0.3g壳聚糖(CS)加入到10mL去离子水中，然后滴加0.24g冰醋酸(CH3COOH)，常温条件下搅拌溶解，得到壳聚糖(CS)均相溶液。
S42、搅拌条件下将0.15g单宁酸(TA)加入到步骤S41所述壳聚糖均相溶液中，继续搅拌1.5h，得到混合溶液1。
S43、依次将3g丙烯酸(AA)、0.5mL浓度为1.2mol/L的氯化铝水溶液和 0.646mg的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)加入到步骤S42所述混合溶液1中，继续搅拌均匀，得到混合溶液2。
S44、将步骤S43所述混合溶液2转移至冰水浴中，然后通氮气5分钟完全除氧后，向混合溶液2中加入0.03g过硫酸钾(KPS)，继续搅拌均匀，得到混合溶液3。
S45、将步骤S44所述混合溶液3注入模具中，然后在70℃下恒温反应6h，获得所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
水凝胶材料性能测试
本发明制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶具有高拉伸、自愈合、自粘、耐疲劳、高应变敏感性等特性。下面对本发明各实施例制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的性能进行测试。
其中，本发明实施例3制备的复合离子水凝胶的宏观机械性能展示如图1所示，图1(a)拉伸试验展示了水凝胶的高拉伸性，(b)展示了水凝胶的耐刺穿性，(c)展示了水凝胶的打结拉伸实验，(d)展示了水凝胶的拉伸性，(e)展示了水凝胶可以提升 0.5Kg重物。实验发现实施例3制备的复合离子水凝胶具有较好的机械性能。
对本发明实施例1、2、3、4制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶进行力学性能测试，测试结果如图2(a)所示。图2(a)分别是实施例1、实施例2、实施例3、实施例4制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的应力-应变曲线，可以发现实施例3 制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶不仅有较优异的延展性，拉伸强度强度也最大。并对本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶进行连续10次的加载-卸载循环拉伸测试结果如图2(b)所示。在600％固定应变下连续10次的循环加载卸载测试，除第一次有较大的能量耗散，接下来9次中显示出基本相同的耗散滞回圈，可以发现实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶具有优异的抗疲劳性能。
对本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶切断后放在室温下进行不同时间的愈合，并对愈合后的水凝胶进行力学性能测试，测试结果如图3(a)所示。图3(a)中分别是原始水凝胶和切断后不同愈合时间下的水凝胶的应力-应变曲线。结果表明，可以发现实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶具有快速的自愈合性，其断裂应力和断裂应变随着愈合时间的延长而显著增强。在自发愈合90分钟后，水凝胶的断裂应力和应变的恢复率超过90％。并对本发明实施例3制备的CS/TA/PAA- Al3+复合离子水凝胶进行电自愈的研究，测量了在切割愈合过程中的实时电阻变化，测试结果如图3(b)所示。在同一个位置反复切割导电水凝胶，很快将两个分离的部分放在一起。当水凝胶被切成两半时，电阻迅速增加到无穷大，形成开路。一旦这两个独立的部分被放在一起，动态交联被重新形成，电阻迅速下降到其初始状态。在五个切割愈合周期中，电阻的变化仍保持在一个相对稳定的状态。五个自愈周期的平均自愈合效率可达98％以上。可以发现实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶具有高自愈效率和快速、稳定的电自愈能力。
对本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶进行拉伸剪切试验，测试水凝胶与不同基材的粘合强度，测试结果如图4(a)所示。水凝胶在铝表面表现出最高的粘合强20KPa，玻璃、PTFE和猪皮等表面的粘合强度分别为17KPa、13KPa 和7KPa。并对本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶进行5个循环的拉伸剪切试验，测试结果如图4(b)所示。水凝胶表现出可重复和持久的粘性，五次循环后粘附力略有下降，但仍能保持超过70％的原始粘附力。以上结果表明实施例3 制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶具有良好的自粘性，使该复合水凝胶有望成为可安装在皮肤上的传感器或表皮电子器件的候选材料。
应用性能测试
将本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶用作应变传感器，测试所得应变传感器在小应变和大应变条件下的灵敏因子变化，结果如图5所示。图5(a) 展示的是在0-5％的应变下，所述应变传感器的灵敏因子为1.88。图5(b)展示的是在 0-1400％大应变下，所述应变传感器的相对电阻变化与拉伸应变的关系曲线。可以看出，在0-400％应变范围对应的灵敏因子(GF)为2.7，在400-1000％应变范围对应的GF为7.4，在1000-1400％应变范围对应的GF为12.2，说明该应变传感器表现出高的灵敏度。
将本发明实施例3制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶用作应变传感器用于监测人体运动，测试结果如图6所示。由图6可以看出，本发明制备的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶应变传感器可以监测人体不同部位的运动。图6(a)展示的是该应变传感器对人体手腕关节运动的检测，当膝盖向前发生90°弯曲时，相对电阻变化约为1 51％。可以发现，在大的弯曲应变下，应变传感器可以稳定的记录每次应变下的相对电阻的变化。图6(b)展示的是该应变传感器对人体喉咙部位运动的检测，该应变传感器可以直接粘贴到人体喉咙部位而不用额外的胶带来固定，当志愿者吞咽食物时，应变传感器会有一个大约9％的相对电阻变化。表明我们发明的应变传感器也可以检测微小的肌肉运动，并且能得到非常稳定的电信号变化。
由于本发明的复合离子水凝胶固有的导电性，所以实施例1、实施例2、实施例4 制备的水凝胶，均可以作为应变传感器，并能灵敏地检测不同应变条件下的电信号变化。

Claims (10)

1.CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：
(1)将壳聚糖加入到去离子水中，然后滴加冰醋酸，常温条件下搅拌溶解，得到壳聚糖均相溶液；
(2)搅拌条件下将单宁酸加入到步骤(1)所述壳聚糖均相溶液中，继续搅拌均匀，得到混合溶液1；
(3)依次将丙烯酸、铝盐水溶液和N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入到步骤(2)所述混合溶液1中，继续搅拌均匀，得到混合溶液2；
(4)将步骤(3)所述混合溶液2转移至冰水浴中；然后通入氮气，待完全除氧后，向混合溶液2中加入过硫酸钾，继续搅拌均匀，得到混合溶液3；
(5)将步骤(4)所述混合溶液3注入模具中，然后在70℃条件下恒温反应4-8h，获得所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
2.根据权利要求1所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述壳聚糖与去离子水的用量比为0.1-1质量份：10-50体积份，其中：所述质量份和体积份之间是以g：mL为基准。
3.根据权利要求1所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述冰醋酸与壳聚糖的质量比为0.75-0.85：1。
4.根据权利要求1所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述单宁酸与去离子水的用量比为0.0024-0.2质量份：10-50体积份，其中：所述质量份和体积份之间是以g：mL为基准。
5.根据权利要求1所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述丙烯酸在混合溶液2中的浓度为1-5mol/L，所述铝盐水溶液中Al3+的浓度为0.4-1.6mol/L，所述铝盐水溶液用量为0.5-1mL。
6.根据权利要求1所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酸的摩尔比为0.005-0.06：100。
7.根据权利要求1所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述过硫酸钾与丙烯酸的摩尔比为0.15-0.45：100。
8.权利要求1-7任一项所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的制备方法制备得到的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
9.权利要求1-7任一项所述方法制备得到的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶或权利要求8所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶的应用，其特征在于：用于制备应变传感器监测人体的运动。
10.一种用于监测人体运动的应变传感器，其特征在于：所述应变传感器包括权利要求1-7任一项所述方法制备得到的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶或权利要求8所述的CS/TA/PAA-Al3+复合离子水凝胶。
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