复合纳米水凝胶
复合水凝胶的定义
复合水凝胶是一种特殊的三维网络结构材料，由亲水性高分子链通过化学交联形成，并含有两种或更多种不同类型的组分。
这些组分可以是不同的高分子、纳米粒子、功能性添加剂（如药物、生物活性分子）或者其他填料等。
复合水凝胶的特点在于其在水中能够吸收大量水分并保持形状不变，同时由于复合组分的引入，赋予其更为丰富的物理、化学及生物特性，如力学性能增强、可控释放性能、生物相容性及生物活性增强等。
在生物医学、药物传输、组织工程、环境保护、智能材料等诸多领域，复合水凝胶都有广泛应用，例如，它可以作为药物载体、细胞培养支架、伤口敷料、组织修复材料等。
通过调整复合水凝胶的组分和结构，可以定制出满足特定应用需求的功能性材料。
有机无机纳米复合水凝胶的制备和应用.doc
有机/无机纳米复合水凝胶的制备和应用周建华，王林本，孙根行（陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安710021）纳米材料具有直径小、比表面积大以及易于实现表面功能化的优点，受到广泛的关注。
将纳米尺寸的无机物颗粒分散在水凝胶中可制备有机/无机纳米复合水凝胶，与普通水凝胶相比，纳米材料复合水凝胶的机械性能、光学性能、热力学性能都有较大的提高。
本文综述了TiO2、SiO2、Fe3O4等无机物作为填充剂或交联剂制备复合水凝胶的研究进展，分析了其在环保、医药等领域的应用。
关键词：纳米复合水凝胶；二氧化硅；二氧化钛；四氧化三铁Synthesis and Applications of Organic / Inorganicmedicine and other fields are analyzed.Key words：Nanocomposite ; hydrogel; silica 水凝胶是一类在空间上具有三维网状结构，在水屮能够溶胀并保持大量水分而又不能溶解的交联聚合物［1"3］。
因其具有良好的吸水、保水及良好的生物相容性等特性，被广泛应用于工业、农业、医药和生物工程材料等领域［4］。
传统的聚合物水凝胶存在光学透明性差、吸水脱水速率低、强度低、脆性大等问题，在应用上受到极大限制。
近年来，水凝胶在纳米材料改性方面的研究愈来愈多。
纳米材料独特的尺十和界而效应，使其在电子、机械、生物等领域展现出巨大的潜力，受到人们的极大关注［5］。
通titanium dioxide ; ferroferric oxide 过向轻微化学交联的水凝胶屮引入无机纳米材料Aioi,如Ti o2> SiO2、Fe3O4等，制备的有机/无机纳米复合水凝胶不仅保持了纳米材料自身的功能性质，而且还将纳米TiO2、SiO2、Fe3O4等材料的刚性、尺寸和热稳定性与水凝胶的软湿性能相融合，从而明显改善水凝胶的机械性能、热稳定性［8L 因此，有机/无机纳米复合水凝胶是一种极具发展前景的新材料。
NC gel纳米复合水凝胶
super-absorbent polymers (SAP): diapers、napkins soft contact lens cosmetics food:agar、tofu 、 jelly biomaterial:catilage、muscle electrophoresis gel biomedical areas
Introduction
Polymer hydrogels are mechanically-stable materials containing large amounts of water within three-dimensional polymer networks.
• • • • • • •
Fig. 5. NC gels with various shapes: (a) thin film, (b) sheet, (c) uneven sheet, (d) hollow tube and (e) bellows
Characterization of PNIPAm-Laponite NC gels
• two defects: poor mechanical properties low respone rate
To overcome these problems, we successfully extended the concept of ‘‘organic/inorganic nanocomposite’’, in which two quite different (organic and inorganic) components are compounded on a nanometer scale, into polymer hydrogels for the first time. NC gel： extraordinary optical, mechanical and swelling/de-swelling properties
羧甲基壳聚糖增强智能纳米复合水凝胶的制备及性能研究
羧甲基壳聚糖增强智能纳米复合水凝胶的制备及性能探究摘要：本探究以高分子聚丙烯酰胺(PAM)作为基础材料，利用生物材料羧甲基壳聚糖(CMC)和无机材料纳米氧化物作为增强剂，制备出一种新型的高强度、高稳定性的智能纳米复合水凝胶。
在不同的制备条件下对该复合水凝胶进行系统的物理、化学性质的分析与表征，结果表明复合水凝胶具有较高的吸水性能、机械强度、稳定性和智能响应性能，能够广泛应用于医学、生物、环境等领域。
关键词：羧甲基壳聚糖，纳米复合水凝胶，智能响应，稳定性，增强效果。
1. 前言水凝胶在现代生物、医学、环境和能源等领域广泛应用，然而传统的水凝胶在吸水性、机械强度、稳定性和响应性等方面存在一定的限制，制约了其应用。
因此，探究一种新型高性能的水凝胶具有重要的科学探究和应用价值。
2. 试验材料与方法2.1 试验材料聚丙烯酰胺(PAM)、羧甲基壳聚糖(CMC)、纳米氧化物、N,N-二甲基乙酰胺(DMAM)、甲醛等。
2.2 试验方法接受自由基聚合法和化学交联法相结合的方法制备智能纳米复合水凝胶，通过DMA、TGA、SEM、XRD等方法对其进行性能测试及形态表征，对吸水性能、机械强度、稳定性和智能响应性能进行有效的评估和分析。
3. 结果与谈论3.1 羧甲基壳聚糖对水凝胶性能的影响不同质量比下CMC与PAM的复合水凝胶产物比纯PAM凝胶的吸水性能、机械强度都有所提高，其中CMC质量为0.025g/gPAM、0.05g/gPAM、0.1g/gPAM的复合水凝胶吸水率比纯PAM凝胶增加了32.1%、41.5%、46.3%，机械强度比纯PAM凝胶增加了10.24%、16.12%、28.08%，因此CMC能有效地提高水凝胶的性能。
3.2 纳米氧化物对水凝胶性能的影响CMC/PAM复合水凝胶中添加不同质量比的纳米氧化物对水凝胶性能的影响不同，当纳米氧化物质量比为0.1g/gPAM时，水凝胶的吸水率最高，为2794.6%。
但是在机械强度方面，纳米氧化物的加入会使水凝胶的机械强度下降，需取得适当的添加量。
复合水凝胶的制备及其在废水处理中的应用
复合水凝胶的制备及其在废水处理中的应用我们来了解一下什么是复合水凝胶。
复合水凝胶是由多种原料经过交联聚合而成的一种具有较强吸附能力的高分子胶体材料。
它具有大孔径、高比表面积和优良的稳定性，能够吸附污染物，特别是重金属离子等有害物质，因此在废水处理中有着广泛的应用前景。
在制备复合水凝胶时，通常会选用具有活性官能团的聚合物作为基础材料，如丙烯酸、丙烯酰胺等，通过交联剂的作用形成网状结构。
还会添加一定的辅助材料，如表面活性剂、功能化纳米材料等，以增强吸附性能和稳定性。
最终得到的复合水凝胶具有良好的吸附性能和力学性能，可以用于废水处理中。
在废水处理中，复合水凝胶可以被应用于吸附、分离和浓缩等环节。
它通过对废水中有害物质的吸附作用，将其固定在胶体表面，达到净化水质的目的。
与传统的废水处理方法相比，复合水凝胶具有易于回收利用、操作简便、净化效果好等优点，因此备受关注。
然而，虽然复合水凝胶在废水处理中有着巨大的潜力和优势，但在实际应用中还面临一些挑战。
复合水凝胶的制备工艺需要进一步优化，以提高制备过程中的效率和降低成本。
一些复合水凝胶在长期使用过程中可能出现性能下降的问题，需要进一步改进材料稳定性和循环利用率。
复合水凝胶作为一种新型的废水处理材料，具有着广阔的应用前景和发展空间。
随着技术的不断进步和研究的不断深入，相信复合水凝胶在废水处理领域会发挥越来越重要的作用，为保护环境和人类健康作出更大的贡献。
复合水凝胶的制备及其在废水处理中的应用是一个富有挑战性又具有重要意义的研究课题。
希望通过今天的文章，你能对这一主题有更加深入的理解和认识。
也希望未来能有更多的研究人员投入到这一领域，不断推动复合水凝胶在废水处理中的创新和应用。
复合水凝胶作为一种新型的高分子胶体材料，在废水处理领域展现出了广泛的应用前景和巨大的发展空间。
但是，与传统的废水处理方法相比，复合水凝胶在实际应用中还存在一些挑战和问题，需要进一步的研究和改进。
甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶
甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶是一种具有广泛应用前景的新型材料。
它由甲基丙烯酸酐和壳聚糖两种成分组成，通过纳米复合技术制备而成。
这种水凝胶具有许多独特的特性和优势，被广泛应用于生物医学领域、药物传递、组织工程等方面。
甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性。
壳聚糖是一种天然的生物高分子材料，具有良好的生物相容性和生物降解性，可以降低纳米复合水凝胶对人体的刺激性和毒性。
甲基丙烯酸酐则具有良好的生物相容性和可调控的降解速率，可以根据具体应用的需求进行调节。
因此，甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶在生物医学领域的应用前景非常广阔。
甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶具有优异的药物传递性能。
由于其特殊的结构和孔隙性，可以有效地载药并控制药物的释放速率。
同时，甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶还具有可调控的pH敏感性和温度敏感性，可以根据不同的环境条件调节药物的释放行为。
这使得甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶在药物传递领域具有巨大的潜力，并能够实现精准的药物治疗。
甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶还具有优异的组织工程应用前景。
由于其具有相似于天然组织的结构和性质，可以作为组织工程材料用于修复和重建组织缺损。
此外，甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶还具有良好的细胞黏附性和细胞增殖性，可以促进细胞的附着和生长，实现组织工程的成功应用。
甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶是一种具有巨大潜力的新型材料。
它在生物医学领域、药物传递和组织工程等方面具有广泛的应用前景。
未来的研究和开发工作应该进一步深入探索甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶的制备方法、性能调控和应用机制，以实现其在医学领域的更广泛应用和产业化。
相信随着科学技术的不断进步和创新，甲基丙烯酸酐壳聚糖纳米复合水凝胶将为人类健康事业做出更大的贡献。
《智能纳米复合导电水凝胶的设计及其在医用柔性电子设备中的应用研究》范文
《智能纳米复合导电水凝胶的设计及其在医用柔性电子设备中的应用研究》篇一摘要：本文研究了智能纳米复合导电水凝胶的设计方法，以及其在医用柔性电子设备中的应用。
通过制备具有高导电性、高柔韧性和生物相容性的水凝胶材料，成功应用于多种生物医疗场景，如肌肉电刺激、神经信号检测和药物控制释放等。
一、引言随着科技的进步，柔性电子设备逐渐成为各领域研究的热点。
其中，智能纳米复合导电水凝胶因其独特的物理和化学性质，在生物医疗领域具有巨大的应用潜力。
本文将探讨此类水凝胶的设计方法及其在医用柔性电子设备中的应用。
二、智能纳米复合导电水凝胶的设计1. 材料选择与制备设计智能纳米复合导电水凝胶首先需要选择合适的基体材料和导电材料。
通常，水凝胶由聚合物、溶剂和水等组成，其骨架通过共价或非共价方式结合。
而导电材料如碳纳米管、金属纳米粒子等则被均匀地分散在水凝胶中，以提高其导电性能。
2. 纳米复合技术采用纳米复合技术，将导电材料与水凝胶基体进行复合。
通过控制纳米粒子的尺寸、形状和分布，实现水凝胶的高导电性和良好的柔韧性。
此外，纳米技术还可以增强水凝胶的生物相容性，使其能够适应复杂的生物环境。
三、智能纳米复合导电水凝胶的性能研究1. 物理性质本研究所制备的智能纳米复合导电水凝胶具有高柔韧性、良好的抗拉强度和优异的抗疲劳性能。
其结构能够适应各种弯曲和扭曲的形状变化，为在柔性电子设备中的应用提供了可能。
2. 化学性质该水凝胶具有良好的生物相容性，对生物体无毒无害。
同时，其表面带有丰富的活性基团，可与其他生物分子进行反应，为生物医疗应用提供了便利。
3. 导电性能通过纳米复合技术，水凝胶的导电性能得到了显著提高。
在一定的压力下，其电导率能够满足实际使用需求，适用于多种电信号的传输和控制。
四、在医用柔性电子设备中的应用1. 肌肉电刺激利用智能纳米复合导电水凝胶的高柔韧性和导电性，可将其应用于肌肉电刺激治疗中。
通过将电极与水凝胶结合，实现无创、无痛的电刺激治疗，有效改善肌肉功能。
【精品】纳米聚合物水凝胶
纳米聚合物水凝胶帕特里克schexnailder和古德施密特摘要技术需要新的和更软材料以及推动新知识基本的了解，导致了重大进展在该领域的纳米复合凝胶。
各种复杂的凝胶结构具有独特的化学，物理，生物性能已设计或发现的纳米。
可能形成自组装使有机聚合物和超分子形态无机纳米粒子的基石的设计水基凝胶。
在这次审查中，我们强调的最新（2004–2008）成就和趋势在创造性的方法来产生结构，性能，和功能在大多数生物技术的应用。
我们审查的影响，出版工作总结与大纲的未来发展方向和挑战与设计和工程的新材料凝胶。
关键词水凝胶,纳米复合材料,纳米颗粒,聚合物,硅酸盐,金属纳米粒子景区简介最近的进展，化学，物理，生物域结合在生物医学和增长的需求医药行业带来了新的发展纳米复合水凝胶的许多不同的应用。
新型聚合物化学和配方以及制造和加工技术支持改进仪器，可以测量和操纵物质在纳米水平[1]。
理论工作好指南和补充，但是，有时，与实验在跨学科的合作研究迫使科学家边界。
纳米和生物技术提供发展机会的复杂和优化软材料与协同性能。
可能性控制化学和物理性能的设计三维凝胶结构提供了一个强大的战略多功能工程纳入到凝胶的纳米尺度。
本次审查的范围是划定的结构和性能的纳米复合水凝胶的主要合成材料。
大多数合成水凝胶纳米复合材料的出版物集中系统聚（环氧乙烷），聚（丙烯酰胺），或聚（乙烯基酒精）作为聚合物。
因此，水凝胶纳米复合材料含有这些聚合物将得到了广大我们的注意在本次审查。
此外，我们还将讨论聚合物–金属，聚合物–磁性，和天然聚合物纳米复合水凝胶。
专利文献是不包括在这个搜索。
由于纳米复合聚合物水凝胶有时难以分类相比，纳米复合材料凝胶，在这里我们使用一个更简化定义根据魏斯和terech，“……如果它看起来如“果冻”，它必须是一个凝胶！“[2]许多定义凝胶可用，和研究人员并不总是同意什么是一个水凝胶。
因此，我们将回顾文献的基础上纳米复合水凝胶和凝胶制成的各种聚合物和无机纳米粒子的大小不同。
基于动态硼酸酯键的导电纳米复合水凝胶的制备与智慧医学诊疗
基于动态硼酸酯键的导电纳米复合水凝胶的制备与智慧医学诊疗摘要：动态硼酸酯是一类新型的有机硼化合物，含有硼酸酯键，具有自修复性、敏感性等独特的物化性质。
导电纳米复合水凝胶是一种结构紧密、功能丰富的水凝胶材料，具有强大的电学性能和生物兼容性。
本文针对两者的特点和优势，探讨了基于动态硼酸酯键的导电纳米复合水凝胶的制备与智慧医学诊疗应用。
首先介绍了动态硼酸酯的结构和特性，重点讨论了硼酸酯键的自修复性和敏感性在导电纳米复合水凝胶制备中的应用，介绍了一系列制备方法和条件，阐述了动态硼酸酯键对导电纳米复合水凝胶材料结构、电学性能和生物兼容性的影响。
其次，详细介绍了导电纳米复合水凝胶的制备过程和技术路线，包括复合物的制备、水凝胶的制备和复合水凝胶的制备，探讨了各环节的关键技术和注意事项，总结了常用的制备方法和优缺点。
在此基础上，进一步探讨了导电纳米复合水凝胶在智慧医学诊疗领域的应用，包括医学成像、生物传感、神经刺激和药物传递等方面。
介绍了一系列应用案例和研究进展，阐述了导电纳米复合水凝胶在智慧医学诊疗中的潜在应用价值和前景。
最后，本文对导电纳米复合水凝胶的未来发展方向进行了展望，包括材料组合与优化、性能评价与标准化、应用实践与临床研究等方面，期望本文能为基于动态硼酸酯键的导电纳米复合水凝胶的制备与智慧医学诊疗研究提供一定的参考和借鉴意义。
关键词：动态硼酸酯键；导电纳米复合水凝胶；智慧医学诊疗；自修复性；敏感性。
动态硼酸酯键具有自修复性和敏感性，这些特性使得导电纳米复合水凝胶在材料制备和医学应用中受到越来越广泛的关注。
通过对动态硼酸酯键的合理设计和控制，可以调控纳米复合材料的结构和性能，以满足不同的应用需求。
在制备导电纳米复合水凝胶时，一般采用物理或化学方法将导电纳米材料与水凝胶材料组合。
其中，物理复合是把导电纳米材料和水凝胶材料混合后形成复合物，化学复合则是通过一定的化学反应将两种材料紧密结合在一起形成复合材料。
超拉伸聚合物-锂藻土纳米复合水凝胶
收稿:2007年4月,收修改稿:2007年6月 3国家自然科学基金项目(N o.20534020,50773024)资助33通讯联系人 e 2mail :mcztong @超拉伸聚合物2锂藻土纳米复合水凝胶3熊丽君 胡小波 刘新星 童 真33(华南理工大学材料科学研究所 广州510640)摘 要 将锂藻土(Laponite )纳米粒子分散在水中,加入丙烯酰胺类单体和过氧化物引发剂,不添加化学交联剂,原位自由基聚合可得到聚合物2Laponite 纳米复合水凝胶。
其透明度高,可以拉伸至1300%以上,具有优异的力学性能,成为当前智能材料研究的热点之一。
本文综述了聚合物2Laponite 纳米复合水凝胶所用锂藻土的结构、性质以及复合水凝胶的合成、结构及物理特性,并探讨这一领域可能的发展方向。
关键词 锂藻土 水凝胶 智能材料 大分子网络中图分类号:T Q314.2;O648117 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2008)0420464205Polymer 2Laponite N anocomposite H ydrogels with Super 2E longationXiong Lijun Hu Xiaobo Liu Xinxing Tong Zhen33(Research Institute of Materials Science ,S outh China University of T echnology ,G uangzhou 510640,China )Abstract A novel nanocom posite hydrogel can be prepared by in 2situ radical polymerization of acrylamide m onomers in the suspension of Laponite clay without cross ponite particle is a lamellar disk with diameter of 25—30nm and thickness of 1nm ,which is believed to take the role of cross 2linker in the hydrogel.This kind of hydrogel becomes the focus of smart materials with high transparency and excellent mechanical properties ,which can be elongated up to 1300%.Up to now ,only acrylamide derivatives can be used in this polymerization.In this paper ,the recent progress on the m onomer ,Laponite used in the gel and synthesis ,structure ,physical properties of the nanocom posite hydrogels with the structure and properties of Laponite is reviewed.The possible development of this nanocom posite hydrogel in the near future is als o discussed.K ey w ords Laponite ;hydrogel ;smart materials ;macrom olecular netw ork1 引言自从T anaka 等[1]发现水解聚丙烯酰胺凝胶的体积相变现象以来,各国学者为研制凝胶型智能材料进行了大量的工作,但至今仍无产品问世。
氧化石墨烯基纳米复合水凝胶的制备及其性能研究
氧化石墨烯基纳米复合水凝胶的制备及其性能研究氧化石墨烯基纳米复合水凝胶的制备及其性能研究摘要：水凝胶具有良好的抓水性和保水性，可以在多个领域用于吸附分离、传感器、药物传输等应用。
本文以氧化石墨烯为基材料，采用简单的化学合成方法制备氧化石墨烯基纳米复合水凝胶，并对水凝胶的物理性质、保水性能、吸附性能以及药物传输性能进行了研究。
1. 引言水凝胶是一种在常温下可以吸附大量水分，并形成稳定的凝胶结构的材料。
由于其优异的物理性质和各种应用潜力，水凝胶在生物医学、环境科学和工程等领域引起了广泛关注。
然而，传统的水凝胶材料存在一些局限性，如机械强度低、吸附能力有限等，这限制了其在某些领域的应用。
因此，研究开发一种具有高机械强度和优异吸附性能的水凝胶材料具有重要的意义。
2. 材料与方法本研究采用改进的Hummer法制备氧化石墨烯，并将其与纳米颗粒进行复合。
首先将石墨粉末在硫酸、硝酸和高锰酸钾的混合液中进行氧化，然后分离、洗涤并干燥得到氧化石墨烯。
随后，将氧化石墨烯与不同种类的纳米颗粒（如二氧化硅、纳米银等）进行混合并制备出水凝胶。
3. 结果与讨论通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察到，氧化石墨烯与纳米颗粒之间形成了均匀的复合结构。
纳米复合水凝胶的物理性质测试结果表明，复合水凝胶具有比单纯的水凝胶材料更高的机械强度和稳定性。
保水性能测试结果显示，氧化石墨烯基纳米复合水凝胶具有较高的吸水、保水和释放水分的能力。
吸附性能测试结果表明，复合水凝胶对染料颜料等物质有较好的吸附能力。
此外，药物传输性能测试结果表明，氧化石墨烯基纳米复合水凝胶可以有效地控制药物的释放速度和吸附能力。
4. 结论本研究成功制备了氧化石墨烯基纳米复合水凝胶，并对其性能进行了详细的研究。
结果表明，氧化石墨烯基纳米复合水凝胶具有优异的物理性质、保水性能、吸附性能和药物传输性能，可望在吸附分离、药物控释和环境修复等领域得到广泛应用。
进一步的研究可以探索不同纳米颗粒对复合水凝胶性能的影响，并优化合成方法以提高材料的性能和稳定性综上所述，本研究成功制备了氧化石墨烯基纳米复合水凝胶，并对其性能进行了详细的研究。
一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备
一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶（Polyvinyl alcohol-graphene oxide nanocomposite hydrogel）在材料科学和生物医学领域中具有广泛的应用。
本文将介绍一种制备这种水凝胶的方法，并讨论其性质和应用。
制备聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的方法通常包括以下步骤：聚乙烯醇的溶液制备、氧化石墨烯的制备以及两者之间的混合和凝胶化过程。
聚乙烯醇（PVA）是一种具有良好水溶性的高聚物，广泛用于水凝胶的制备。
为了制备聚乙烯醇溶液，首先需要将适量的聚乙烯醇粉末加入适量的水中，并在适当的温度下进行搅拌，以使粉末完全溶解。
在溶解过程中，可以适当加热水，以加快聚乙烯醇的溶解速度。
溶液的浓度和温度可以根据所需的水凝胶性质进行调整。
氧化石墨烯（graphene oxide，GO）是由石墨经氧化反应得到的二维碳纳米材料，具有高度可调节的化学和物理性质。
制备氧化石墨烯通常采用氧化石墨的Hummers法。
在该方法中，将石墨加入硫酸和硝酸的混合酸中，并经过一系列的化学反应和洗涤步骤，最终得到氧化石墨烯。
氧化石墨烯的浓度和大小可以通过调整反应条件进行控制。
混合和凝胶化是制备聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的最关键步骤。
先将适量的氧化石墨烯分散在聚乙烯醇溶液中，并在搅拌的同时加热。
加热过程中，氧化石墨烯的羟基与聚乙烯醇的醇基之间发生氢键相互作用，从而形成纳米复合水凝胶。
温度和时间的选择对凝胶的形成和结构有重要影响。
一般来说，较高的温度和较长的反应时间有助于形成更加均匀和稳定的水凝胶。
聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶具有许多出色的性质和应用。
首先，由于氧化石墨烯的加入，水凝胶表面的导热性能得到改善，使其具有较好的导热性。
这一特性使得聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶在温度控制、散热器和生物医学传感器等应用中具有潜在的应用价值。
此外，由于聚乙烯醇本身的高度亲水性，该纳米复合水凝胶中的氧化石墨烯也具有较好的润湿性和亲水性。
温敏性石墨烯纳米复合水凝胶
温敏性石墨烯纳米复合水凝胶摘要：将氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）添加到以锂藻土Laponite为交联剂，N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）为单体所制备的纳米复合水凝胶（简称NC凝胶）中。
通过改变GO的含量，研究此类NC凝胶的红外响应性的变化。
关键词：氧化石墨烯；纳米复合NC凝胶；红外响应性1 前言1.1 水凝胶简介凝胶是含有大量溶剂的具有三维网络结构的高分子[1]。
吸收溶剂时会溶胀，排出溶剂时会收缩。
因为其是交联结构，故凝胶一般只能溶胀不能收缩。
凝胶的交联可以为物理交联，也可以是化学交联，物理交联是通过氢键、范德华力等物理相互作用实现的，而化学交联则是通过分子链间形成化学键实现的。
水凝胶就是以水为分散介质的凝胶，是一种能吸收大量水分并将其保留在三维网络结构的软质材料。
水凝胶的这种高吸水高保水的性能使其在多种领域中有着广泛的应用。
此外，水凝胶的固有特性与许多类型的生物组织非常地相似。
因此水凝胶是近年来也是生物医用高分子材料研究的热点之一，具有良好的应用前景。
1.2 智能水凝胶及其应用智能型水凝胶是指能够通过外界的刺激而自身产生敏感响应的水凝胶。
根据外界刺激的响应情况，我们可以把智能水凝胶分为：温度响应性水凝胶、pH响应性水凝胶、光响应性水凝胶、压力响应性水凝胶、生物分子响应性水凝胶、电场响应性水凝胶等[2]。
这类凝胶的智能性使其有可能应用在化学传感器、记忆元件开关、人造肌肉、化学存储器、分子分离体系、调光材料以及药物载体释控等方面。
1.3 高性能纳米复合水凝胶纳米复合材料（Nanocomposite）的概念最早是由Roy于1984年提出的，它是指两相或多相的混合物中至少有一相的一维尺度小于100纳米量级的复合材料[3]。
2002年，日本Haraguchi[4]等将锂藻土（Laponite）纳米粒子分散在水中，使用N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）作为单体，在Laponite分散液中原位自由基聚合，不添加化学交联剂，得到了聚N-异丙基丙烯酰胺-Laponite纳米复合水凝胶（Nanocomposite Hydrogel，简称NC凝胶）。
纳米ZnO／BC／PVA复合水凝胶的制备与性能研究
Ｇ ｕ ｉ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
纳米 Ｚ ｎ Ｏ ／Ｂ Ｃ／Ｐ Ｖ Ａ复合水 凝 胶 的制备 与性 能研 究
周 玉惠
（ 贵州大学 化学 与化工学院 ， 贵阳 ５ ５ ０ ０ ２ ５ ） 摘 要： 采用化学交联 法制备纳米氧化锌 （ Ｚ ｎ Ｏ ） ／ 聚 乙烯 醇（ Ｐ Ｖ Ａ） ／ ． ／ ￣菌纤维素（ Ｂ ｃ ） 复合水凝胶 ， 通过 力学性能测试 、 溶胀
方面的应用 （ 李文 波等， ２ ０ ０ ６ ） 。近 年 来 的研 究 表 明， 采用 生物合成 调 控 、 冷 冻 一熔 融法 、 辐射 等 制备 方 法得 到 的 Ｐ Ｖ Ａ ／ Ｂ Ｃ 复合 水 凝 胶 的综 合 力 学性 能 相对纯 Ｐ Ｖ Ａ水凝 胶均有 明显提 高 （ 李 文迪 等 ， ２ ０ １ ２ ； 张洪玉 等 ， ２ ０ １ ２ ） 。 目前 ， 许 多 高 分子 材 料 制 品要求 在保持 高分子 材料 制 品原 有 力 学性 能 、 热 学性 能 和 电学性 能 的基 础上 ， 还 要求 具 有 优 良的杀 菌抑 菌 性
Ｓｔ ｕｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈｅ Ｓ ｙ ｎｔ ｈｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｎｄ Ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｎａ ｎｏ ＺｎＯ／ ＢＣ ／ ＰＶＡ Ｃｏ ｍ ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｅ Ｈｙ — ｄｒ ｏ ｇ ｅ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ 源自ＺＨｏＵ Ｙｕ． ｈｕ ｉ
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实验的预期目标
1、NC gel预聚液中各有机组分与粘土片间相互作用研究 2、NC gel网络中高分子链与粘土间的相互作用研究 3、自交联水凝胶的形成机理及性能研究 4、基于非共价键交联的NC gel形成机理 5、非共价键交联作用对NC gel结构性能的影响 6、粘土含量对NC gel结构与性能的影响
粘土水溶液粘度测试
粘土水溶液中粘土质量分数固定为10%。研究 AAm, KPS及KCl电解质含量对粘土水溶液粘度的 影响。粘度测试所有样品均在同一温(200C)和同 样的测试程序下完成，为消除时间对粘土水溶 液粘度的影响，所有样品的搅拌时间、保温时 间严格保持一致，为方便计算，AAm,KPS及KCl 在凝胶预聚液中的体积均忽略不计。
与传统凝胶相比，纳米复合凝胶在力学和透光性等方面表现出了一系列优异的 性能如图2、3和所示。其优异的力学性能是由于纳米复合凝胶的制备方法和独 特网络结构的贡献。化学交联凝胶的内部，交联剂通常会发生聚集，导致网络 结构不均匀，聚合物链被交联剂隔断成长短不均的分子链，在发生形变时，一 些在交联点间相对较短的分子链在承受外力作用，首先断裂。
利用微控电子万 能试验机对NC gel 样品压缩强度和 压缩条件下的弹 性回复性进行研 究
利用称重法对NC gel的溶胀性能进 行研究
凝胶样品的制备
粘土和AAm单体溶于去离子水中形成透明的水溶液， 在搅拌过程中通氮气lh之后向体系内加入催化 TEMED并缓慢的滴加1 %KPS水溶液，随后此凝胶预 聚液转移至密闭的玻璃管中(内径为5.5 mm和12 mm两种)，室温下聚合24小时即得NC gel。所有试 样中，水与引发剂的质量比以及催化剂的浓度分别 固定在1500/1(w/w)和10-6 g.ml-1 。OR gel和自交联水 凝胶用同样的方法制备，且两种凝胶中均无无机粘 土加入，不同的是OR gel中使用的交联剂为MBA， 自交联水凝胶中不使用任何交联剂。
实验内容
1 • 凝胶样品的制备 2 • 粘土水溶液粘度测试 3 • OC gel结构表征 4 • OC gel性能测试
实验流程及方法
凝胶样品制备
粘土水溶液粘 度测试
利用氧化还原引 发体系引发单体 的聚合,在室温下 制备NC gel
用计算机控制 流变仪对不同 粘土水溶液的 粘度进行测试
OR gel和自交联 水凝胶用同样的 方法制备
R/S Brookfield Plus Rheometer, 英国Brookfield公司
FT-IR, NEXUS-670，美国Nicolet
SEM, JSM-5600 LV，日本JEOL WDW3020，长春科新
课题创新点及可行性分析
创 1、NC gel预聚液中有机无机组分间相互作用、NC gel网络中高分子链与粘土 新 间的相互作用、非共价键交联作用对NC gel结构性能的影响，这些问题现在 点 仍不明确
图1 凝胶吸水溶胀前与溶胀后的比较（左侧为吸水溶 胀后，右侧为吸水溶胀前）
2、传统化学交联水凝胶力学性能较差,在一定程度上限制了其在诸多领 域的应用,为改善凝胶的性能,一系列具有优异力学性能的新型凝胶被开 发出来,其中纳米复合水凝胶由于其简单的制备方法及优异的力学性能引 起了研究者的广泛关注。
图21 化学凝胶和纳米复合凝胶力学性能对比 (a)纳米复合凝胶 (b)化学凝胶 图31 (a)拉伸 （b）弯曲 （c）打 结
研究AAm、KPS 及KCl电解质含 量对粘土水溶液 粘度的影响
NC gel结构表 征
利用傅立叶变 换红外光谱仪 对NC gel样品的 化学组成进行 分析。
利用扫描电镜对 NC gel内部形态 结构进行分析
NC geI性能测 试
利用微控电子万 能试验机对NC gel 样品的拉伸强度 和断裂伸长率进 行研究
2017年12月-----2018年3月 2018年3月-------2018年5月 2018年5月-------2018年7月 2018年7月--------2018年11月
凝胶样品的制备 粘土水溶液粘度测试 OC gel结构表征 OC gel性能测试
参考片
[1] K. Haraguchi, T.Takehisa. Nanocomposite Hydrogels: A Unique OrganicInorganic Network Structure with Extraordinary Mechanical, Optical,and Swelling/De-Swelling Properties. Adu Mater,2002,14,1120.
OC GEL结构表征
首先凝胶样品置于大量去离子水中，充分溶胀除去 未反应的化学残余(如未反应的AAm单体、KPS , TEMED等)，之后在液氮中冷冻后一90℃下真空冷冻 干燥48h，研成粉末KBr压片进行红外测试，为消除 水汽的影响，测试前KBr压片样品在60℃真空烘箱 中干燥2h利用扫描电镜((SEM, JSM-5600 LV，日本 JEOL)对NC gel内部形态结构进行分析。凝胶样品室 温下在去离子水中充分溶胀，达到溶胀平衡后，液 氮中冷冻脆断，在一90℃下真空冷冻干燥48h，利 用SEM观测凝胶的内部形态结构。
[2] K. Haraguchi, H. J. Li, K. Matsuda, T Takehisa, E. Elliott. Mechanism of Forming Organic/Inorganic Network Structures During in-situ Free-radical Polymerization in PNIPA-Clay Nanocomposite Hydrogels. Macromolecules, 2005, 38, 3482.
研究背景
鉴于优异的性能,其形成机理研究也引起研究者广泛的兴.K.Haraguchi 最先提出了的理论结构模型和可能的形成机理,他认为在基于有机纳米 微球的复合水凝胶的设制备与功能构筑凝胶预聚液中,由于静电相互作 用,自由基引发剂在纳米粘土片表面吸附,从而引发单体在粘土表面的原 位自由基聚合,使链在粘土表面牢牢的吸附并进一步交联为纳米复合凝 胶。然而该机理不能对存在的一些现象给出合理的解释,为进一步明确 的交联机制,一些研究者对其凝胶网络结构进行了表征,在纳米粘土表面 的吸附性进行了研究,也对聚合物和纳米粘土间的相互作用和键联机制 进行了非常系统的研究。但是网络中高分子链与无机粘土片间的键联 机制及凝胶网络结构的形成过程仍然不明确。
图4 NC gel网络形成机理示意图2
NC gel 是指将无机纳米颗粒引入凝胶基体，充当交联点作用，并且由 于无机纳米颗粒和凝胶基体高分子链间存在的协同作用，使凝胶的某些 性能得到改善K. Haraguchi等首先报道了此类凝胶，他们以在水中能够 完全剥离的纳米粘土片作为物理交联剂(未加入任何化学交联剂)，利用 原位自由基聚合的方法，以高分子链与粘土片间的相互作用为交联作用， 制备了以PNIPAAm为基体的NC gel，并对该类凝胶的成形机理进行了 深入的研究，他们认为在凝胶预聚液中，由于粘土片与引发剂间的静电 相互作用，单体首先在粘土表面原位聚合形成刷状结构，进一步交联为 凝胶。
实验试剂
丙烯酞胺(AAm)
N一乙烯基毗咯烷酮(NVP) 丙烯酸(AA)
锂皂石Laponite XLS (Clay-S)
98.5%，化学纯，国药集团化学 试剂有限公司
99%，百灵威化学试剂
98%，化学纯，国药集团化学试 剂有限公司
92.32 wt%Mg5.34Rockwood公司
过硫酸钾(KPS)
99.5%，分析纯，国药集团化学 试剂有限公司
生物工程学院
纳米复合水凝胶((NC gel)网络形成机理及其 结构性能研究
报 告 人：丁毅 任课老师：王亚洲老师 学 号 ： 20171902002t 专 业 ： 生物医疗工程
目录
研究背景 课题主要内容及预期目标 实验方案及试剂仪器 课题可行性分析 进度安排
研究背景
1、高分子水凝胶材料由于其独 特的结构特征及理化性能,在柔 性化学机械器件、选择性过滤、 生物医药、组织工程等领域有 着广泛的应用前景。
N,N,N',N'一四甲基乙二胺 (TEMED)
98%，生化试剂，国药集团化学 试剂有限公司
N,N，一亚甲基双丙烯酞胺(MBA) 98%，化学纯，国药集团化学试 剂有限公司
氯化钾
99.5%，分析纯，国药集 团化学试剂有限公司
实验仪器
计算机控制流变仪
傅立叶变换红外光谱仪 扫描电镜 微控电子万能试验机
OC GEL性能测试
拉伸强度测试采用相同尺寸的水凝胶样品(直径5.5mm，长度100 mm)，测试 条件如下:温度25 0C;夹具间长度为15nm;夹头速率为100mm.min-1。拉伸形变 定义为长度相对于凝胶样品初始长度的变化，强度及模量按初始横截面积进 行计算。
压缩测试中采用水凝胶样品的尺寸:直径12 mm，长度15 mm。压缩测试条件如下:温 度25 0C;夹具间长度为15 mm;夹头速率为10mm.min-1，在NC凝胶弹性回复测试中形变 固定为60%。压缩形变定义为厚度相对于凝胶样品初始厚度的变化，强度及模量按初 始横截面积进行计算。 溶胀性研究：将制得的水凝胶样品室温下置于。大量去离子水中，尺寸为5 mmx30 mm(直径x长度)，每隔8小时换水一次，至水凝胶达到了溶胀平衡后，将水凝胶从去离 子水中取出，小心地用滤纸吸去其表面的水份，称重后再将溶胀后的水凝胶干燥，称 取干态凝胶质量。凝胶的溶胀率表示为:q=(WS-Wd)/Wd，其中，WS为溶胀水凝胶的质 量，Wd是干燥后的水凝胶的质量。
可
行
1、国内外关于NC gel的研究较为成熟，且制备工艺相对简单，可操作性强。
性 2、实验室具备课题理论指导的老师及实验进行的必要设备及技术，且实验所需材料易得，
分
具备充足的资金支持。