【摘 要】
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聚电解质水凝胶通过静电相互作用形成交联网络,具有力学性能可控、自修复、刺激响应等性能,在柔性驱动、药物释控等领域有应用前景。但目前具有pH响应的聚电解质水凝胶力学强度偏低,且在盐溶液中稳定性差,大大限制了其应用范围。我们从提高水凝胶力学强度和稳定性的角度出发,引入含有疏水基团的电解质单体,分别制备了聚两性电解质水凝胶（PA水凝胶）和聚离子复合物水凝胶（PIC水凝胶）,在保持聚电解质水凝胶功能性的前
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聚电解质水凝胶通过静电相互作用形成交联网络,具有力学性能可控、自修复、刺激响应等性能,在柔性驱动、药物释控等领域有应用前景。但目前具有pH响应的聚电解质水凝胶力学强度偏低,且在盐溶液中稳定性差,大大限制了其应用范围。我们从提高水凝胶力学强度和稳定性的角度出发,引入含有疏水基团的电解质单体,分别制备了聚两性电解质水凝胶（PA水凝胶）和聚离子复合物水凝胶（PIC水凝胶）,在保持聚电解质水凝胶功能性的前提下,使其力学性能和在盐溶液中的稳定性得到提升,拓宽其应用范围。本文的主要工作内容如下:1.将强阴离子单体对苯乙烯磺酸钠（NaSS）和疏水性的弱阳离子单体甲基丙烯酸二乙氨基乙酯（DEAEMA）在酸性环境下共聚得到PA水凝胶。该凝胶具有pH诱导的形状记忆功能,且在交替浸泡酸碱溶液后仍具有较高的力学强度。同时,由于在不同pH溶液中处于非平衡状态下的不均匀溶胀,水凝胶具有自发变形的特殊功能,这为制备可持续自发驱动的柔性驱动器提供了理想材料。2.将疏水单体DEAEMA溶解在强酸性的聚苯乙烯磺酸（PSSA）溶液后在反离子的存在下聚合得到高强度PIC水凝胶,其单体组成与上述PA水凝胶相同,但力学性能得到大幅提升。该凝胶同样具有pH响应的形状记忆和特殊的自发变形功能,同时由于疏水相互作用,凝胶在高浓度Na Cl溶液中仍然具有稳定的高力学强度。此外,将该凝胶与聚丙烯酸水凝胶复合可制备pH响应的双向柔性驱动器,通过控制凝胶的含水量可实现在其表面进行信息储存和加密读取的功能,极大扩展了聚电解质水凝胶的应用范围。3.通过对一系列由不同疏水性单体制备的PIC水凝胶的力学性能及pH响应行为研究,探讨了疏水作用对PIC凝胶网络结构的贡献,验证了凝胶除静电交联外还存在疏水聚集形成的额外交联,提高凝胶网络的稳定性。由不同疏水性单体制备的PIC水凝胶都具有pH响应性,而疏水性的变化会影响水凝胶的强度、变形能力,从而影响形状记忆与自发变形的功能。因此,可以通过调节凝胶组分的疏水性来调控凝胶的整体性能,用于设计集多种性能于一体的智能水凝胶。
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