文献综述
- 前言
水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解，具有良好生物相容性和刺激响应性，在组织工程、生物医药、人工智能和软体机器人方面有潜在的应用。传统的水凝胶机械性能较差且化学交联具有不可逆性限制了水凝胶的应用，因此，研制具有优越机械性能的高韧性自修复高分子水凝胶成为大势所趋。【1】
高分子水凝胶是现阶段被广泛应用的一种高分子材料，具有高韧性和自修复性。从结构上来看，高分子水凝胶是含有大量水的三维聚合物网络，与生物组织相似。高分子水凝胶的含水量以及其独特的生物相容特征使得其得到了很大程度的发展以及大范围的应用。与传统的水凝胶相比高分子水凝胶改善了结构不稳定的缺点，同时，避免了化学交联剂分散不均导致的易破 碎情况出现。目前高分子水凝胶是水凝胶中应用最广泛的。【2】
- 高韧性自修复水凝胶的研究
2.1高韧性自修复水凝胶的研究目的
水凝胶在力学性能和自修复性能上的巨大潜力使它在仿生材料、人造胰腺、人造血管、人工软骨这些组织工程领域有巨大应用前景。优秀的力学性能能够保护水凝胶在大形变下不会发生损坏，自修复性能使被破坏的材料能够自主修复材料结构与功能。因此，制备出同时具有优秀的力学性能以及自修复性能的水凝胶迫在眉睫。【3】
通过物理交联的方法，通过氢键琼脂交联形成第一网络，在离子络合反映作用下，多价金属离子与聚丙烯酸分子链交联形成第二网络。采用“一锅法”制备具有优秀自愈合性能的琼脂/聚丙烯酸-Fe3 高强度双网络水凝胶。通过仪器测试其力学性能和修复性能，并对材料的破坏机理、愈合机理进行探讨并使用电镜观察其微观三维形态结构。
具有高强度自修复性能的双网络水凝胶已有报道，使用无机亲水性高分子氧化石墨烯和丙烯酸合成石墨烯－聚丙烯酸纳米复合水凝胶；采用两步法由两种带相反电荷的聚合物电解质聚合成离子复合水凝胶，这种离子复合水凝胶在盐溶液环境中能够实现自修复功能；使用 Fe３＋和乙烯基修饰的 Sio2纳米粒子分别作为离子交联剂和多价态共价交联剂制备出可自修复且具有高拉伸性能的离子交联水凝胶。这些水凝胶都是经过两步法或者多步法制备，制备过程较复杂。通过活化剂实现亲水和疏水组分之间的交联制备出具有良好自修复性能的琼脂－疏水缔合聚丙烯酰胺（Ａｇａｒ－ＨＰＡＡｍ）双网络水凝胶，利用 Ａｇａｒ可逆的溶胶－凝胶转换实现了氢键的破坏－重建的可逆性，使 Ａｇａｒ－ＨＰＡＡｍ 双网络水凝胶以及琼脂／聚丙烯酰胺（Ａｇａｒ－ＰＡＭ）双网络水凝胶均具有自修复性能，但是在这些材料中，仅仅是一重网络（琼脂）实现了自修复，当水凝胶发生大形变，仍然无法修复第二化学网络产生的破坏使凝胶的修复效率较低。【4】
2.2高韧性自修复水凝胶的国内外相关研究
聚丙烯酸（PAAc）是无色或淡黄色液体。能与金属离子、钙、镁等形成稳定的化合物，对水中碳酸钙和氢氧化钙有优良的分解作用。用于水处理的本品分子量一般在2000-5000，可与水互溶、溶于乙醇、异丙醇等。呈弱酸性，Pka为4.75。在300℃以上易分解。其衍生物制成的水凝胶的亲水性、溶胀行为以及生头型取决于交联剂、PH值和环境溶液的组成成分。因此国内外研究人员制备了以下几种水凝胶。
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