【摘 要】
：
海藻酸盐水凝胶是由大量水作为分散介质,利用三维网络构建出来的一种软体材料,由于其结构与人体组织相似且具有良好的生物相容性、吸水和保水能力,而被广泛的应用于人造皮肤、组织工程、环境工程等领域。然而,由于水凝胶的类溶液性质（聚合物链密度低,聚合物链间摩擦小等）和聚合物网络不均匀性使得水凝胶力学性能较差,严重限制了其应用范围。因此,如何实现水凝胶,特别是物理交联型水凝胶高强、高韧性,一直是高性能水凝胶领
论文部分内容阅读
海藻酸盐水凝胶是由大量水作为分散介质,利用三维网络构建出来的一种软体材料,由于其结构与人体组织相似且具有良好的生物相容性、吸水和保水能力,而被广泛的应用于人造皮肤、组织工程、环境工程等领域。然而,由于水凝胶的类溶液性质（聚合物链密度低,聚合物链间摩擦小等）和聚合物网络不均匀性使得水凝胶力学性能较差,严重限制了其应用范围。因此,如何实现水凝胶,特别是物理交联型水凝胶高强、高韧性,一直是高性能水凝胶领域的研究重点。基于目前高强韧水凝胶的研究理论,本文针对海藻酸盐水凝胶结构特点及不足,通过优化交联网络结构,尝试构建高强韧海藻酸盐基水凝胶,并揭示其微观结构与宏观性能的关系。具体研究内容如下:1.通过在金属离子交联型海藻酸盐水凝胶中构建二维平面修饰三维网络（2D-3D）的交联结构单元,成功制备出具有高强、高韧性的杂化金属离子交联型水凝胶。在该策略中,创新提出使用新型杂化金属离子交联剂(三价/二价金属离子,如Fe3+/Ca2+),当杂化交联剂中Fe3+的摩尔百分比较低时(XFe,c=1%),多价金属离子在水凝胶中具有相当的络合竞争力,从而实现松散的二维平面结构单元与刚性的三维网络结构单元以最紧密的方式结合,稳定的交联结构赋予海藻水凝胶优异的力学性能。研究表明,对于海藻酸盐/聚丙烯酰胺体系,杂化金属离子交联法所得互补结构使得水凝胶的力学性能优于任一单金属离子交联型水凝胶,实现力学协同效应。另外,通过改变杂化交联剂中每种金属离子的摩尔百分比,可精确调控特定价态金属离子与海藻分子链的络合能力,从而有效控制水凝胶中不同价态金属离子的含量,实现大范围调控杂化金属离子交联型水凝胶的力学参数。此外,上述杂化金属离子交联剂可用于设计具有复杂三维形状的海藻基变形材料。本研究为金属离子交联型高分子材料的结构设计与性能优化提供了新思路。2.通过真空、高温辅助失水法,调控海藻酸钙水凝胶水含量,系统研究了海藻酸钙水凝胶含水量诱导的微观结构演化及其与力学性能的关系。研究表明,随着海藻酸钙水凝胶含水量的降低,高分子链逐渐靠近,体系中单位体积的分子链密度变大;另外,当分子链间距降低到临界值,水凝胶中原本无效的氢键作用位点逐渐转变为活性位点,氢键作用大大增强,导致水凝胶的力学参数发生转变。结果表明,当水凝胶的含水量（CW）在62%<CW<93%范围内,海藻酸盐水凝胶具有较低的杨氏模量和断裂强度,但其延展性较好;而在19%<CW<48%范围内,水凝胶具有超高的杨氏模量和断裂强度,但其断裂应变较低;即CW为48%～62%时,水凝胶发生“柔性-刚性”转变,在该范围内,水凝胶可兼顾力学强度与延展性能,且该水含量范围与人体组织水含量接近。因此,通过控制真空干燥时间可有效调控水凝胶的失水程度,从而有效调控海藻酸钙水凝胶的力学性能。以上研究揭示了海藻酸钙水凝胶水含量-结构-性能的关系,也为其他多糖水凝胶的制备提供了理论指导,如琼脂、卡拉胶水凝胶。3.本研究创新提出自增强策略,制备了高强度海藻酸盐复合水凝胶。将具有各向异性结构的海藻酸盐材料（海藻酸钙纤维（单向取向结构）、织物（双向取向结构）和气凝胶（三维取向结构））作为海藻酸钙水凝胶的增强相,从而改善水凝胶的力学性能。通过原位聚合的方法,增强相与同种类的海藻酸盐水凝胶进行复合。在复合过程中,在增强相与前驱体溶液的金属离子浓度差诱导下,增强相表面的部分交联金属离子-Ca2+逐渐扩散到增强相-前驱体溶液界面处,其与增强相和水凝胶基体中的海藻分子链同时产生螯合作用,从而显著提高了两相间的界面结合力,即金属离子充当界面粘合剂作用。因此,在牢固界面的作用下,应力可有效传递到各向异性的增强相中,同时水凝胶基体可将分散的增强相连接成整体网络,所得海藻自增强复合水凝胶呈现出优异的力学性能。
其他文献
2008年中国气象局武汉暴雨研究所在湖北省的咸宁、荆州和湖南省的常德布设了3部MP-3000A。为了提高加密观测资料在业务模式中的应用能力,同时检验微波辐射计反演加密资料在中尺度数值模式AREMV2.3中的应用效果,在暴雨基金的资助下,本文开展了地基微波辐射计反演资料在暴雨所业务中尺度
本文利用常规探空资料、苏州站MP-3000A型地基微波辐射计探测和苏州自动气象站数据,比较了微波辐射计与探空的误差、10km以下误差随高度的演变,并且分析了不同天气情况下微波辐射计探测要素的表现特征。结果表明,苏州站地基微波辐射计温度和露点的平均观测误差分别为3.6℃和9.3℃,相关系数分别为0.98以上和0.92左右;与邻近探空的平均误差相比,苏州微波辐射计具有代替常规探空进行本地气象监测的能力
改革开放至今，我国不断加强对学生德智体美劳的全面培养，强调遵循“五育”并举的教育原则。但是，过去的教育活动对劳动教育的关注度较低，收效甚微。将美育和劳动教育紧密联系在一起，相互融合，能够促进优质教育的建设和发展。文章指出要在课堂教学中有机地结合劳动和艺术元素，通过整合学科内容可达到提高教学质量的效果，同时也有助于学生创新思维以及动手能力的培养。
给出了QFW-2A型全自动双通道微波辐射计5月份在宁夏银川一次降雨过程中进行大气积分水汽含量和云中液态水总含量监测的相关观测结果分析。分析结果证明了辐射计用于天气状况监测的可行性,辐射计的监测结果和记录的当天的天气状况具有高度的一致性。给出了在雷雨天气大气积分水汽含量和云中液态水总含量的变化过程,可用于预报雷雨等极端天气。
劳动教育与学科教学的融合已成为当前教育发展的重要问题,也是当前历史教学需要思考的重要内容。出于“引导教学”的目的,近年的高考历史试题通过新史料构建新的历史情境,将历史学习内容中的劳动教育内容和劳动教育精神渗透在考试试题中,“引导考生领悟劳动最崇高、劳动最伟大的道理,激励他们在未来的人生中能够辛勤劳动、诚实劳动、创造性劳动”[1]。结合人才培养的新目标和新要求,笔者认为,历史教学中劳动教育应利
当前，劳动教育与数学课堂教学脱离，是劳动教育无法真正融入数学课堂教学的关键。文章梳理了劳动教育在当下的新内涵与特色，分析了劳动教育在新时代的意义。基于此，通过文献研究等方法，文章作者提出从历史浸润中，把握劳动教育内涵；真情实景中，陶冶劳动的高尚情操；营造氛围，培养正确的劳动价值观；密切联系实际生活，引导学生参加劳动实践等方面将劳动教育有效地渗透在数学课堂教学中，从而实现对学生从内心世界、精神层面到
图的染色问题及其色数问题是图论中非常活跃的研究课题。简单来说,图染色是指对图中的顶点、边或面按一定的规则进行染色,并按不同色分类。染色作为分类方法中的一种简单且直观的表达方式被广泛应用于各个领域中。经典的点（边）着色就是把图的点（边）集分解为若干个互不相交的点（边）独立集的并。由此,人们就开始思考能否将图的点（边）集分解成为其他的形式。自然地,人们首先考虑到了树,树是任意两个顶点间有且只有一条路径
1引言地基微波辐射计是应用遥感技术的气象观测仪器,可以连续工作,典型设置的时间分辨率为1s,极大地弥补了常规探空资料观测时间分辨率低的缺点,尤其是能满足对边界层大气温湿垂直分布廓线以及云与降水进行连续监测的需要,同时该类仪器不影响环境、不产生污染,因而备受关注。辐射计输出的一级数据为"亮温度",代表辐射计在指定频率处接收到的电磁波强度,属于非常规观测资料,必须对基于辐射传输理论模式得到的亮温反演才
模型平均是在模型选择的基础上发展起来的,近年来得到了广泛的应用。模型平均能够降低回归估计的风险,对多个候选模型的组合提供了一种防止选定单个模型变差的保险,从而减少了有用信息的遗失。现代工业生产对各种复杂试验的需求越来越迫切,选择利用计算机代码来仿真模拟实体试验获得试验数据变得必要且可行。高斯过程回归模型考虑了变量之间的相关性,能够得到更为准确的预测值。其中,Kriging模型和空间地质统计模型分别