水凝膠作為一種含水的軟質(zhì)材料,通過結(jié)構(gòu)設(shè)計可賦予其良好的柔韌性,可拉伸性,生物相容性和導(dǎo)電性^[1-5],在制造柔性傳感器方面顯示出巨大的潛力,可以被應(yīng)用于可穿戴器件、機器人電子皮膚和人類健康監(jiān)測^[6-9]等領(lǐng)域。作為一種柔性傳感器,水凝膠除了要具有較好的機械強度和韌性之外,還需要具備一些功能性,如導(dǎo)電性、自愈合性及粘性等等。到目前為止,已經(jīng)成功地制備了一些水凝膠用做傳感器,它們可以對外部刺激做出響應(yīng)^[10-14]。但是,具有良好力學(xué)性能和多種功能性的水凝膠尚不常見,這極大限制了水凝膠在柔性傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用。傳統(tǒng)的以共價鍵交聯(lián)的水凝膠受力后極易破碎,很難具有良好的機械性能,不能作為柔性傳感材料進行應(yīng)用。在水凝膠網(wǎng)絡(luò)中引入非共價鍵物理作用是一種有效的提高水凝膠力學(xué)性能的方法。常見的非共價鍵作用包括氫鍵^[15]、疏水締合^[16]和離子交聯(lián)等^[17]。而且這些非共價鍵的引入還可以賦予水凝膠良好的自愈合性。因此,本論文基于非共價鍵作用構(gòu)筑了以聚丙烯酸為主體的離子導(dǎo)電... 

【文章來源】：長春工業(yè)大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

具有雙物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的HPAAm-HLP/藻酸鹽-Ca2+DN水凝膠的形成

第1章緒論3當(dāng)水凝膠受到載荷時，應(yīng)力可以均勻的在網(wǎng)絡(luò)中分配，而且交聯(lián)點之間的距離很大，使得水凝膠網(wǎng)絡(luò)中的高分子鏈具有更好的流動性，從而賦予納米復(fù)合水凝膠更好的韌性。Wu[59]等人制備了一種簡單的NCgel,證明了無機納粒子對于提高韌性的有效，選用一種焦磷酸鈉改性的粘土Clay-S作為交聯(lián)劑，使用水溶性好的丙烯酰胺（AAm）為單體，MBA為交聯(lián)劑，所制備的納米復(fù)合水凝膠展現(xiàn)出了驚人的韌性。圖1-2納米粘土與PAAm分子鏈交聯(lián)機制1.2.2自愈合水凝膠如今的水凝膠都具備許多優(yōu)異的性能，但這一切都建立在沒有裂紋，不斷裂的基礎(chǔ)上，所以，水凝膠的自愈合性能顯得格外重要。自愈合水凝膠分為化學(xué)自愈合和物理自愈合，其中化學(xué)自愈合是通過動態(tài)共價鍵來實現(xiàn)的，包括硼-氧鍵（苯硼酸酯），硫-硫鍵，碳-氮鍵，碳-碳/碳-硫鍵和環(huán)乙烯。而物理自愈合是通過分子、寡聚物、聚合物鏈之間的動態(tài)非共價相互作用來實現(xiàn)的，其中動態(tài)非共價相互作用包括疏水相互作用、主客體相互作用、氫鍵、結(jié)晶、聚合物-納米復(fù)合相互作用和多種分子間相互作用。所以，凝膠網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)平衡是通過物理相互作用或化學(xué)鍵的解離和重組實現(xiàn)的，這意味著凝膠網(wǎng)絡(luò)中必須存在動態(tài)物理相互作用或者可逆動態(tài)化學(xué)鍵，來促進自愈合過程。Deniz等人[60]合成了一種疏水締合自愈合水凝膠，研究由蠕蟲狀十二烷基硫酸鈉（SDS）膠束的水溶液中的疏水締合形成的自我修復(fù)水凝膠的最佳設(shè)計參數(shù)。在凝膠制劑中，將（甲基）丙烯酸正烷基酯用作丙烯酰胺的疏水性共聚單體。兩個結(jié)構(gòu)參數(shù)對于通過疏水相互作用獲得自修復(fù)凝膠至關(guān)重要。一個是疏水物的烷基側(cè)鏈的長度，另一個是表面活性劑的濃度。另外，由于甲基丙烯酸酯主鏈的撓性有限，因此疏水性甲基丙烯酸酯產(chǎn)生的凝膠的愈合效率高于?

第1章緒論4從而導(dǎo)致大量非締合的疏水性嵌段。位于凝膠樣品斷裂表面附近的這些自由嵌段彼此連接，以自愈破碎的水凝膠。圖1-3自我修復(fù)凝膠的示意圖Dai等人[61]合成了一種基于雙重物理和化學(xué)三重交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的透明堅韌的自愈合水凝膠。其中通過簡單的凍融方法在PVA/BSN水凝膠中形成了物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的PVA/BTN水凝膠。該過程增加了水凝膠的穩(wěn)定性，韌性和機械性能，其中測量到的強度是所制備的水凝膠的強度的三十倍。PVA/BTN水凝膠還顯示出良好的恢復(fù)性能和出色的自我修復(fù)能力。1.2.3粘性水凝膠水是水凝膠中含量最大的物質(zhì)，水會和水凝膠中的聚合物產(chǎn)生氫鍵作用，但這會大大削弱水凝膠的粘性行為，因此如何獲得一種不影響力學(xué)性能的粘性水凝膠也是目前研究的重點。粘性水凝膠的研究一部分圍繞胎貝、藤壺和沙塔蟲等仿生粘結(jié)機理，主要依靠多巴胺分子提供的的氫鍵、金屬絡(luò)合和疏水作用等物理粘結(jié)。另一部分圍繞能提供酚羥基等特殊基團的丙烯酸和單寧酸展開研究。Xu[62]等人將牛乳中的酪蛋白鈉鹽（酪蛋白鈉，SC）和聚多巴胺（PDA，受貽貝啟發(fā)）成功地引入了聚丙烯酰胺（PAAm）水凝膠體系中，制成了堅韌而有粘性的SC-PDA水凝膠。水凝膠展現(xiàn)出與各種材料甚至人類皮膚完美結(jié)合的可逆粘合行為，而且在水下也具有很強的粘性。

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]基于有機納米微球的復(fù)合水凝膠的設(shè)計制備與功能構(gòu)筑[D]. 武永濤.東華大學(xué) 2011



本文編號：3592055