【摘 要】
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温敏水凝胶可以通过改变其结构和性能,来迅速响应周围环境温度的变化。不同类型的温敏水凝胶带来了巨大的科研兴趣和应用研究。而多种因素相互影响使得单一的温度响应型水凝胶已经难以满足应用需求,因此发展多种响应性的智能水凝胶是未来的发展趋势。但是开发具有增强性能的多功能水凝胶材料仍然是一个巨大的挑战。在本论文工作中,通过不同的方法设计制备了三种多功能温敏水凝胶,并对其进行了材料表征,性能分析和应用探究。本论
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温敏水凝胶可以通过改变其结构和性能,来迅速响应周围环境温度的变化。不同类型的温敏水凝胶带来了巨大的科研兴趣和应用研究。而多种因素相互影响使得单一的温度响应型水凝胶已经难以满足应用需求,因此发展多种响应性的智能水凝胶是未来的发展趋势。但是开发具有增强性能的多功能水凝胶材料仍然是一个巨大的挑战。在本论文工作中,通过不同的方法设计制备了三种多功能温敏水凝胶,并对其进行了材料表征,性能分析和应用探究。本论文的研究工作主要内容如下:1.简单的多功能PNIPAM-GO/PANI水凝胶制备策略及其应用研究在本研究中设计了一种简单的两步自由基聚合法来制备聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)-氧化石墨烯(GO)/聚苯胺(PANI)热敏导电复合水凝胶。用扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)和氮气吸附分析仪(BET)对合成材料进行了表征。拉伸/压缩试验和红外光响应分析表明,引入GO纳米颗粒可以提升该材料的力学性能,但会减弱水凝胶的热响应性。PANI网络结构赋予了水凝胶良好的电导率。使得所制备的多功能水凝胶在红外光开关和染料选择性吸附中具有良好的应用前景。2.用琼脂糖牺牲模板制备具有孔道的多功能水凝胶及其应用本研究以琼脂糖为牺牲模板,制备了具有孔道的PNIPAM水凝胶,并将聚苯胺网络结构引入水凝胶孔道中,使水凝胶具有稳定的导电性。这一点可以用水凝胶的傅里叶变换红外光谱(FTIR)和SEM图像来证实。热响应分析和电性能测试发现,具有孔道的PNIPAM水凝胶具有增强的温敏溶胀收缩性能和高电导率(1.83 S m-1)。基于这一独特的特性,展示了材料在热开关(响应温度~33℃)中的应用,并可应用于温度传感器和阴离子染料吸附。3.双交联离子导电的温敏水凝胶的合成及可调节的智能窗口应用本研究报道了一种通过快速的光聚合开发物理和化学双重交联的视觉温敏和离子导电水凝胶的制备策略,实现了增强的力学性能、明显的温度响应和稳定的导电性。有趣的是,这种导电凝胶表现出可调谐的下临界溶液温度(LCST)行为。利用其高精度的温度响应和稳定的高电导率,可以实现智能响应的可视化定性观测和温度刺激的数字化测量和校准。我们相信,这项工作将激励传感器和可视化检测材料的设计,促进绿色的生物相容性和多重响应能力的水凝胶的合成,并实现它们在智能器件中的应用。
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