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纳米纤维素/聚苯胺/聚丙烯酸导电自愈水凝胶的研究进展
摘要：同时具备导电和自愈合性能的双重智能水凝胶结合了高力学强度、高导电率和优良的自愈能力于一体，突破了传统水凝胶在许多方面上的局限性，在软机器人、人体器官组织的修复与再造、生物医疗设备和柔性电子器件中具有潜在的应用，因而具有广阔的发展前景。本文总结了目前国内外导电自愈合水凝胶的研究现状，以及纳米纤维素和聚苯胺对聚丙烯酸系列水凝胶的机械性能和导电性能的增强作用。
关键词：导电自愈合水凝胶；聚丙烯酸；聚苯胺；纳米纤维素
1 研究背景及意义
水凝胶（Hydrogel）是一种由亲水性高分子经物理或化学交联或与疏水单体共聚所形成的具有三维网络结构的湿软“水材料”[1]。其主链或支链含有大量亲水性基团，由于水合作用，水分子被亲水基团束缚在凝胶网络中，所以水凝胶兼具固体和液体的双重性质，在水中溶胀而不溶解[2]，能在网络结构中保有大量水分，同时保持一定的形状。具有高含水率、生物相容性、吸水保水能力强、可塑性高等诸多优异性能， 因此在生物组织工程、传感器、商业等领域都得到广泛的应用。为扩展水凝胶的应用，近年来，越来越多的研究将水凝胶功能化，如导电水凝胶、可注射水凝胶、自愈合水凝胶等。导电自愈合（conductive self-healing，简写为CSH）水凝胶是一类模仿人类皮肤的新型材料，它们在软机器人，仿生假肢和健康监测系统中具有潜在应用。它的出现可能会改变工业过程的轨迹。 其自愈合性和电传导性对于人造皮肤，医疗器械，软机器人和柔性器械等新兴领域的发展至关重要[3]。
现阶段导电自愈合水凝胶的开发被局限在:1、传统物理化学方法交联形成的水凝胶机械性能较差，在外力作用下易发生结构破坏导致凝胶的安全性较低[4, 5]。2、尽管在开发自愈合材料方面进行了广泛的研究，实现水凝胶的高导电性，室温自愈能力和良好的机械性能的协同仍然是一个严峻的挑战[6]。因此，制备和设计出一种高机械性能和优异导电自愈性能兼具的水凝胶具有重大的研究意义和良好的应用前景。
2 国内外研究现状
2.1 导电自愈合水凝胶概述及研究进展
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