论文部分内容阅读
聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)水凝胶具有优异的生物相容性、温敏性等性能,因此组织工程、可穿戴传感器等领域具有潜在的应用价值。然而,化学交联的PNIPAm水凝胶的应用总是受其较差的力学性能限制。本论文工作中,我们通过氢键相互作用、离子相互作用,向PNIPAm水凝胶体系中引入纳米粒子和双网络结构等来增强水凝胶的力学性能,同时赋予了PNIPAm水凝胶荧光、自回复性等性能。首先,选择球形碳量子点纳米粒子(C-dots)和片状锂藻土纳米粒子(clay)作为交联点和增强剂,通过在C-dots和clay的水分散体系中原位聚合N-异丙基丙烯酰胺单体,制备了C-dots-clay-PNIPAm水凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)观察C-dots-clay-PNIPAm水凝胶的内部微观结构。通过拉伸测试和流变测试探究碳量子点和锂藻土纳米粒子用量对水凝胶的力学性能的影响。通过对切断后自愈合的C-dots-clay-PNIPAm水凝胶进行拉伸测试,分析其自愈合性能。同时研究了温度对水凝胶平衡溶胀率和荧光性能的影响。研究结果表明,C-dots-clay-PNIPAm水凝胶具有高力学强度和超拉伸性能,球形C-dots和片状clay对水凝胶的力学性能有协同增强作用。C-dots-clay-PNIPAm水凝胶具有自愈合性和温敏性。在体积相转变温度在34℃附近,凝胶会出现溶胀-去溶胀可逆转变,以及出现荧光效应出现-消失可逆转变。第二部分工作,通过以锂藻土-聚丙烯酰胺(PAM)网络为第一网络、Fe3+-海藻酸钠(Alginate)网络为第二网络来制备锂藻土-聚丙烯酰胺/Fe3+-海藻酸钠(Clay-PAM/Fe3+-Alginate)双网络水凝胶。通过对拉伸测试和拉伸-回复测试探究分析了锂藻土含量、海藻酸钠含量、丙烯酰胺含量和Fe3+浓度对Clay-PAM/Fe3+-Alginate双网络水凝胶力学性能、自回复性能和抗疲劳性能的影响。通过SEM表征了Clay-PAM/Fe3+-Alginate双网络水凝胶微观结构。通过测试水凝胶在不同pH值溶液中的平衡溶胀度,研究了水凝胶的pH响应性。结果表明,Clay-PAM/Fe3+-Alginate双网络水凝胶具有超拉伸、高强度的力学性能、良好的抗疲劳性能、以及pH响应性。