水凝胶在日化行业、智能材料和生物医药等领域都有着广泛的应用。通过在水凝胶的网络结构中引入氢键、配位键、动态共价键等具有动态可逆过程的结构,使水凝胶具备自修复的能力,有效提高了水凝胶的耐用性、可靠性和安全性。然而在这些材料中,自修复的速度和程度取决于这些可逆相互作用的特征时间,导致水凝胶的自修复效率不能根据实际需求进行调整。我们注意到,在基于能量驱动的耗散体系化学反应循环中,化学反应的速率依赖于体系中化学燃料浓度和外界环境条件,因此可以通过改变这两个因素实现对化学反应过程速率的调节。基于以上思路,本文通过合成高活性的交联剂,在水凝胶结构中引入具有耗散过程的交联键,探究了化学燃料的含量和分解条件对水凝胶耗散过程的影响,并通过改变这些因素,实现对水凝胶力学性能、自修复性能、黏附性能的可控调节,具体如下:1.耗散体系水凝胶的制备与耗散速率的探究:设计模型反应验证构建耗散体系的可行性。交联剂与聚合物在化学燃料碳二亚胺的作用下交联,得到由酯键交联的水凝胶,通过扫描电镜表征了凝胶的微观结构。改变交联剂与化学燃料含量、温度及pH,统计了水凝胶在不同条件下耗散过程的时间,证明了提高交联剂与化学燃料含量会延长水凝胶耗散时间,提高温度、pH会加快水凝胶耗散速率。2.水凝胶自修复性能与力学性能表征:通过流变学的阶跃测试验证了水凝胶交联键的可恢复性,并探究了环境温度、pH对水凝胶宏观自修复效率的影响,证明升高温度、提高pH可以加快水凝胶的自修复过程。使用流变学测试了水凝胶的力学性质,20℃下凝胶的网络结构稳定,模量在外力作用频率变化下保持稳定。3.水凝胶黏附性表征:通过直接观察与剥离实验,探究了化学燃料含量、环境温度以及pH对水凝胶黏附性的影响,证明水凝胶保持黏性的时间与凝胶耗散过程相关,提高pH、升高温度会缩短保持黏性的时间,提高化学燃料含量,可以延长水凝胶保持黏性的时间。