水凝膠是由交聯(lián)的三維高分子網(wǎng)絡及其中的水所組成的一種新型軟材料,具有含水量高、孔隙率大、響應速度快、生物相容性好等優(yōu)勢,因此在組織工程、人造器官、藥物釋放以及軟體機器人等領域表現(xiàn)出巨大的應用前景。但是,傳統(tǒng)的通過化學交聯(lián)劑得到的單網(wǎng)絡凝膠由于凝膠網(wǎng)絡不均勻而且缺乏有效的能量耗散機制,由此得到的水凝膠通常軟而脆,這極大地限制了水凝膠在承力型材料(如人造軟骨組織)中的應用。近年來,隨著研究人員開始意識到不同尺度的能量耗散機制可以有效提高水凝膠的力學性能,涌現(xiàn)出了一系列強韌型水凝膠,其中比較典型的是雙網(wǎng)絡(double-network,簡稱DN)水凝膠。但遺憾的是,傳統(tǒng)的雙網(wǎng)絡水凝膠通常都是化學交聯(lián)的高分子網(wǎng)絡,這些凝膠網(wǎng)絡中所使用到的化學交聯(lián)點在破壞之后無法恢復,因此DN凝膠的抗疲勞效果通常較差;另一方面,有化學交聯(lián)網(wǎng)絡存在的DN凝膠的制備通常都受限于反應的模具,不僅極大地限制了強韌型水凝膠的成型形狀和結構,而且難以實現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)。鑒于現(xiàn)有的強韌型水凝膠在成型和實際應用時所面臨的上述問題,我們在本論文中提出通過3D打印技術來制備具有復雜形狀和結構的強韌型水凝膠。我們首先制備了一種可以適應...

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２水凝膠的不同交聯(lián)方式，（ａ）化學交聯(lián)的水凝膠在破壞之后無法回復，（ｂ）??天然多糖或蛋白質可以在熱驅動下發(fā)生高分子鏈的可逆纏結，（ｃ）離子鍵交聯(lián)的??

ｍ??１．２水凝膠的交聯(lián)機理與高分子鏈的種類??水凝膠的形成依賴于水相介質中分散的高分子鏈的交聯(lián)作用（如圖１．１）。按??照交聯(lián)作用的本質，可以分為化學交聯(lián)以及物理交聯(lián)�；瘜W交聯(lián)點的形成，源于??多官能度的小分子交聯(lián)劑與高分子鏈之間的共價鍵的交聯(lián)作用，它具有穩(wěn)定性好、??使用靈活....

圖１．３水凝膠的斷裂能可以分為三個部分：（ａ）沿著裂紋平面上高分子鏈的斷裂??所需的能量，（ｂ）裂紋影響區(qū)中受到循環(huán)加載的水凝膠耗散的能量，（ｃ）裂紋尖??端處連接區(qū)的增強相被拉出所需要的能量［４５，５４］

斷裂能的貢獻很難獲得強韌性的水凝肢［４５，５３］。??對于強韌型水凝膠來說，裂紋的傳播不僅會拉斷裂紋平面內的高分子鏈，而??且還會引起裂紋周圍較大范圍材料的能量耗散。如圖１．３所示，一個有缺口的水??凝膠樣品受到拉伸時，厚度為Ａ的裂紋影響區(qū)（圖１．３）內的材料經(jīng)歷了循環(huán)加??載的....

圖１．４具有高拉伸性的納米復合水凝膠納米粘土在水凝膠基體中可以作為??

緒論??升了凝膠網(wǎng)絡中交聯(lián)點的均勻性，減少了凝膠受力過程中的局部應力集中的現(xiàn)象；??另一方面，納米粘土之間柔性蜷曲的高分子網(wǎng)絡提供了基體的拉伸性（圖１．４）。??——，心，、：：一￣４??圖１．４具有高拉伸性的納米復合水凝膠納米粘土在水凝膠基體中可以作為??強度較弱的交聯(lián)點存在，....

圖１．５化學交聯(lián)的雙網(wǎng)絡水凝膠［６６］，（ａ）雙網(wǎng)絡水凝膠由一層分子鏈較短且剛性??（

膠中的應力。以上幾方面的原因使得ＤＮ凝膠的力學性能得到極大提高［６７，６９＿７｜］。??單軸拉伸時ＤＮ凝膠出現(xiàn)的細頸現(xiàn)象，以及撕裂測試時裂紋周圍出現(xiàn)的明顯屈服??區(qū)，都很好地證實了這種增韌機理（圖１．５ｂ）?［７２］。??（３）?１ｓｔ?ｎｅｔｗｏｒｋ?２ｎｄ?ｎｅｔｗｏｒｋ?《....

本文編號：3974650