聚丙烯酰胺基三元纳米复合水凝胶的设计、制备与性能研究

• 作 者: 李森
• 出 处: 合肥工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 三元纳米复合水凝胶 机械性能 硬硅钙石纳米线 碳纤维 单取向冷冻技术 各向异性 快速吸水

水凝胶是由聚合物分子链通过化学键或物理作用力相互交联形成的高含水的矩阵网络。因其具有良好的生物相容性以及优异的形变性与灵活的机动性,从而使得它在医学,智能设备,工业等领域有着巨大的潜在应用价值。然而,传统的水凝胶由于缺乏有效的能量消散机制,往往表现出机械性能低,稳定性差等缺点,这些极大的限制了它的实际应用。因此,如何设计出能够显著提高水凝胶韧性及机械稳定性的策略成为目前水凝胶领域的研究重点。另外,目前虽然有许多新型的功能化水凝胶相继的被报道出来,但是,大部分的凝胶还存在着不具备和人体组织一样的特殊的各向异性结构以及存在着溶胀速率极低的缺点。这些缺点严重了地阻碍了它们在一些领域的实际应用的进程。针对以上几大缺点,本文在前人研究基础上,分别借助于仿生学手段以及单取向冷冻技术设计了两种巧妙的制备方法并成功的构建出高韧性,耐撕裂PAM/GO/XNW三元纳米复合水凝胶以及具有各向异性结构,快速吸水性能的PAM/CNF/Au三元纳米复合水凝胶。并对它们的性能进行了研究。具体而言,本论文主要研究内容如下:(1)由石墨稀/硬硅钙石纳米线协同增强的三元纳米复合水凝胶的制备与性能研究以石墨烯片与硬硅钙石纳米线为交联剂,丙烯酰胺为单体,我们借助仿生学手段制备聚丙烯酰胺/石墨烯/硬硅钙石(PAM/GO/XNW)三元复合水凝胶。通过扫描、透射,红外等表征手段对石墨烯和硬硅钙石纳米线进行表征。利用拉伸试验以研究不同比例的石墨烯与硬硅钙石对水凝胶机械性能的影响。(2)碳纤维/金纳米三元纳米复合水凝胶的制备与性能研究以生长了纳米金的碳纤维及丙烯酰胺为原料,利用单取向冷冻技术,在冷冻聚合的条件下合成了具有各向异性且能够快速吸水的PAM/CNF/Au三元纳米复合水凝胶。通过多种表征手段研究其各向异性结构以及快速吸水性能,且针对其快速吸水这一特性进行了相关的应用方面的研究。