纳米复合水凝胶概述-王朝阳.ppt

王朝阳，1973项目2014年进度项目内交流会聚合物非晶液固转化的基本问题苏州，碳点/纤维素纳米晶纳米复合水凝胶，华南理工大学材料科学研究所e-mail : zhy Wang tel 33363636604695，纳米复合材料(。Macro mollerules，2002，35，10162，层状双羟基复合金属氧化物(layereddoublehydraxide，LDH) -NC凝胶，chengm，etalSmall，2014，10，448；Chem .Mater.2013，25，3357，PAM，纤维素纳米晶-NC凝胶，sunsc，et al.acs erfaces，2013，5，1290；Cellulose，2013，20，227，PAM，聚合物纳米粒子-NC凝胶，chuly，et mun。2013，doi 33610.1038/n comms 3226，6纳米，pni PAM，NC凝胶，水凝胶的交联剂，纳米颗粒的良好力学性能和膨胀特性破坏延伸率：1000%4000%，NC水凝胶，NC水凝胶物理凝胶？橡胶？二维键三维交联，碳点/聚丙烯酰胺(C-dot/PAM)NC水凝胶的制备和表征，C-dot的制备工艺，图碳点(C-dot)，量子产率14%，a-b；C-dot的SEM地图和粒子大小分布表明C-dot为球体，大小均匀，粒子大小分布在2.3到3.3nm之间。C-dot具有良好的荧光特性，420nm激发发射峰为515nm(绿光)，C-dot/PAMNC水凝胶的制备，表NC水凝胶合成公式，注：a为聚酰胺(PAM)，以及图b显示c-dot/PAM的C=O、C-O和-OH活性组红外峰在PAM、C-dots表面和PAM链锻件的-NH2之间存在强氢键相互作用。图C-D中，PAM和C-dot/PAM水凝胶的SEM图显示了C-dot/PAM水凝胶比PAM密度高、骨骼结构更强，C-dot/PAM水凝胶中，C-dot和PAM通过相互作用形成了更坚固的网络结构。图a-c: c-dots/PAM水凝胶可以拉伸7倍以上，消除拉力后恢复到原来的90%以上；图d-e表明，水凝胶在扭结状态下可以增加7倍以上，这表明水凝胶的韧性和强度都很好。图f-g:机械性能测试表明，C-dots/PAM水凝胶的最大伸展强度可达43倍以上，最大伸展强度可达48Kpa。循环测试表明，拉伸过程中水凝胶的应力很好地耗散，明显的滞后环。c-dot二维耦合三维交联，膨胀试验结果表明C-dots/PAM水凝胶具有很好的吸收性，水凝胶达到吸收平衡后，也能保持原来的形状和明显的荧光特性，C-dots和PAM链锻造之间的强大力量在水凝胶中形成稳定的三维网络结构，使水凝胶的机械和光学特性优越。荧光光谱法表明，C-dots/PAM水凝胶具有荧光特性，荧光发射波长根据激发波长偏红。这种特殊的荧光特性对海德拉格尔进行生物检测、药物释放、生物光学物质等更为有利。摘要C-dot是物理交联剂，性能优良的C-dots/PAM纳米复合水凝胶：最大拉伸为4400%(19Kpa)，最大张力为47.5Kpa(2900%)。C-dot赋予水凝胶的特殊荧光特性。NC水凝胶在生物药物、生物检测、组织工程领域的应用得到了扩展。，低化学交联C-dot/PAMNC凝胶的制备和特性研究，低化学交联C-dot/PAMNC凝胶的制备，a: pAMb: bissc: c-dotn: c-dot对H2O质量%的图a显示水凝胶ABCn具有良好的机械性能，最大拉伸大于42倍(ABC3)，最大断裂应力大于170 kpa(ABC 2)。b图显示水凝胶可以压缩85%以上。C-d表明水凝胶ABCn可回收压缩，韧性和恢复性保持不变，上述机械测试结果表明水凝胶ABCn具有较高的强度、拉伸、韧性和恢复性，具有良好的机械性能。C-dot二维耦合/BIS三维交联，ABmC水凝胶拉伸压缩图(e-f)表明化学交联剂MBA影响水凝胶的力学性能，高化学交联剂增加水凝胶强度，降低韧性。水凝胶AB0.011C弹性最高可拉伸52倍以上，水凝胶在高化学交联条件下保持了更好的拉伸性能和压缩特性，在该复合水凝胶中，C-dot和PAM链锻件之间的物理相互作用表明，耗散应力高，可以在强度高的情况下保持高性能。图A-B为复合水凝胶循环拉伸试验，显示了明显的滞后环，计算结果表明，拉伸率为500%时水凝胶回缩95%以上。这是由于水凝胶中存在化学交联网络，化学交联网络具有良好的弹性和恢复性，水凝胶具有良好的恢复力，交联剂MBA用量增加，水凝胶恢复性增加，交联剂用量最大时水凝胶伸展率800%，一般物理水凝胶和传统化学水凝胶(不到800%)仍难以实现，根据测试结果，复合水凝胶结构和伸展图：低化学交联网络形成水凝胶的刚性网络结构，对水凝胶具有高强度；C-dot和PAM链锻造形成了灵活的物理交联网络，通过物理相互作用给水凝胶赋予高韧性。拉伸过程中发生了弱物理相互作用，使C-dot在物理作用下随着链锻件作用而产生的应力及时消散，应力集中导致了强化学交联断裂，从而防止了整个网络结构的破坏，赋予了水凝胶高强度和高拉伸特性。图a是AB0.029C2.5SEM图，b是a的局部放大图，SEM图表明水凝胶具有化学交联和物理交联形成的多级孔结构。图C是AB0.029C2.5DSC图，根据C-dot减少了水凝胶TG，从而使C-dot锻造PAM链更加灵活，更有利于应力耗散和网络变形，在红外地图中，特征峰(C=O，C-O，-NH2)的偏移(图图A-B表明，C-dots促进了复合水凝胶的吸收率，C-dots促进了PAM链锻造运动，水凝胶化学网络具有较高的吸收率，图a-f表明复合水凝胶在膨胀平衡后具有拉伸压缩特性，拉伸压缩后也能恢复，在水凝胶中，化学交联网络在膨胀平衡状态下不受损，韧性更好。复合水凝胶溶胀平衡后的力学性能，图A-B是复合水凝胶ABCn(a)和ABmC(b)溶胀平衡后的力学性能，下表列出了与溶胀平衡相对应的水凝胶含水量。合成图标表明，合成水凝胶在水分含量98.5%以上时仍然具有拉伸特性，这有助于水凝胶在生物体或水性条件下的应用。图a-d为复合水凝胶AB0.011C(a-b)，AB0.017C(c-d)膨胀平衡状态，AB0.011C中化学交联剂量太少，无法形成完整的网络结构，水凝胶吸收饱和后没有完整的化学网络支撑，机械特性丢失，无法拉伸测试在AB0.017C中，化学交联形成了完整的网络结构，水凝胶在吸收饱和后不损伤形状，保持一定的机械特性，但含水量过高时，水凝胶中网络结构高度膨胀，失去韧性，也不进行拉伸试验。，复合水凝胶AB0.029C膨胀平衡后的拉伸循环测试(图a)显示了明显完整的滞后环，反复拉伸测试(图b)显示了在膨胀平衡后水凝胶在C-dots和PAM链锻件之间仍然具有相互作用，拉伸过程中水凝胶的应力耗散；此外，由于C-dots和PAM链锻件之间的有效耗散应力，化学交联网络在拉伸时不会受损，可以赋予水凝胶高韧性和良好的恢复特性。摘要，低化学交联C-dot/PAMNC水凝胶具有良好的拉伸特性、恢复性和机械强度(最大拉伸为5000%(23Kpa)，最大张力可达165Kpa以上(3500%)。C-dot提高了NC水凝胶的吸收率，通过低化学交联，即使水分含量大于98%，也能弹性还原水凝胶，帮助其在体内的应用。纤维素纳米晶CNC/PAMNC水凝胶的制备和性能研究，图CNC/PAMNC水凝胶的制备图，CNC/PAMNC水凝胶的制备，纤维素纳米晶(CNC)的特性，a，c，图a，CNC悬浮数码照片(图ab，CNC的TEM图，CNC的长宽比较大，约300nm显示中的条形结构。c，CNC的粒度分布图，纤维素晶体长度主要集中在300nm左右；d，CNC的zeta电位，-27.8mv，d，表复合水凝胶基本公式，其中NCG-a-b-c，a是丙烯酰胺AM的质量(g)，b是CNC的质量(mg)，c是和硫酸铵b，NCG-2.5-10-15中的SEM图表(APS对水凝胶的微观结构影响不大，呈蜂窝形状，但NCG-2.5-10-15表示特定层结构)，a，b，图表复合水凝胶结构特性，a，NCCb，NCG-2.5-2-15的SEM图(CNC对水凝胶微结构的影响是蜂窝形状，而NCG-2.5-40-15表示一定的层结构，切割表面有大量纤维，而NCG-2.5-2-15长丝的状态较少b，NCG-1-10-15的SEM图(AM含量对水凝胶的微观结构有很大影响，均为蜂窝形状，但NCG-3-10-15是特定的层状结构，中空结构较小，而NCG-1-10-15是大型中空结构)，摘要CNC/PAMNC凝胶的膨胀率为183倍，自我修复性能好。1，采用新型纳米粒子物理交联剂C-dot制备了具有良好机械性能的数控水凝胶。C-