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智能高分子凝胶 陈孟婕吴虹 高分子凝胶 智能化 如何实现 高分子凝胶的三维网状结构 什么是凝胶 高分子凝胶是指三维网络结构的高分子化合物与溶剂组成的体系 由于它是一种三维网络立体结构 因此它不被溶剂溶解 同时分散在溶剂中并能保持一定的形状 它既是高分子的浓溶液又是高弹性的固体 小分子物质能在其中渗透或扩散 智能高分子凝胶的特点 三维高分子网络与溶剂组成的体系含有亲溶剂性基团 可被溶剂溶胀最大的特点 体积相转变 智能高分子凝胶的体积相转变 内因 范德华力 氢键 疏水作用及静电作用力 相互组合和竞争 溶胀相 收缩相 Robert P AdvanceinColloidandInterfaceSci 2000 85 32 33 外界环境因子的变化 体积不连续变化 高分子凝胶的智能化表现在以下几方面 当外部环境的pH 离子强度 温度 电场以及环境中所含有的其他化学物质发生变化时 高分子凝胶即呈现出 刺激一应答 状态 高分子凝胶的分类 温敏性凝胶PH敏感性凝胶电活性凝胶光敏感性凝胶双重敏感性凝胶其它敏感性凝胶 温敏性凝胶 温敏性凝胶是其体积随温度变化的高分子凝胶 例如 N 异丙基丙烯酰胺 聚N 异丙基丙烯酰胺 轻微交联的聚N 异丙基丙烯酰胺和丙烯酸钠的共聚体水凝胶能响应温度的变化而发生变形 在32度以下水溶液中溶胀 大分子链因水合而伸展 分子链呈扩展构象32度以上 凝胶发生急剧的脱水合作用 由于疏水基团的相互吸引作用 链构象收缩而呈现脱溶胀现象 PH敏感性凝胶 Ph敏感性凝胶是其体积能随环境的PH值变化而变化的高分子凝胶 这类凝胶一般均是通过交联形成大分子网络 网络中具有可解离的基团 其网络结构和电荷密度随PH值变化而变化 并对凝胶网络的渗透压产生影响 导致其体积发生不连续变化 电活性凝胶 大部分高分子凝胶的网络都是带有电荷 电活性凝胶一般由分子链上带有可电离化基团的交联聚电解质网络构成 其溶胀和脱溶易受电场和电流的影响 光敏感性凝胶 光敏感性凝胶是由于光辐射而发生体积相转变的凝胶 如紫外光辐射时 凝胶网络中的光敏感基团发生光异构化 光解离等反应 导致基团构象和偶极距变化使凝胶溶胀 双重敏感性凝胶 通过共聚和互穿网络等技术 可以把两种环境敏感性聚合物的性能组合 开发出对两种环境因素都敏感的双重敏感性凝胶可以用于药物的智能释放 应用 智能高分子凝胶的应用 调光材料 高温白浊化 低温透明 调光材料 溶胀收缩循环 凝胶用于污泥脱水过程 智能高分子凝胶的应用 环境工程 溶胀收缩循环 智能高分子凝胶的应用 智能药物释放系统 葡萄糖响应高
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