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水凝胶作为一类含有大量水的湿软材料,具有良好的生物相容性和刺激响应性,在诸多领域有着广泛应用。高强度凝胶克服了传统化学合成凝胶脆且弱的缺点,其优异的力学性能使得凝胶具有更好的应用价值。同时,具备形状记忆性能的凝胶因可在外界刺激下改变形状,可用于植入材料、微型机器人等。本文中,我们基于疏水作用增强氢键作用的机理,利用几种易得的单体共聚制备了同时具有高强度和热响应形状记忆性能的氢键交联水凝胶。本文的主要研究内容如下:(1)通过在水溶液中共聚甲基丙烯酸(MAAc)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(PEGMA)制备了一种高强度形状记忆凝胶。MAAc和NVP的疏水基团能有效增强它们之间的氢键,而PEGMA的加入可作为暂时氢键屏蔽单体防止相分离发生。随着单体聚合成高分子链,PEGMA的屏蔽作用减弱且具有不同强度的由疏水作用增强的氢键微区原位形成。这些强而多的氢键交联点赋予了凝胶优异的力学性能,凝胶拉伸强度高达3.9 MPa。此外,基于氢键的温敏性,该凝胶还具有快速的热响应形状记忆性能。(2)为了进一步提高凝胶的力学性能,我们利用更加疏水且能形成分子间多重氢键的单体对2-丙烯酰胺基吡啶(NP2AM)和甲基丙烯酸(MAAc)共聚制备出高强度形状记忆水凝胶。由于单体NP2AM微溶于水,我们采用先在DMSO中聚合而后在水中透析的方法制备水凝胶。得到的凝胶在溶胀平衡时(透析后)具备非常出色的力学性能,其强度可达6.4 MPa,弹性模量可达66 MPa,并且具有很好的自回复和耐疲劳性能。同时,氢键的温敏性也使该凝胶具有非常好的热响应形状记忆功能。