水凝胶,以其多孔性质,有着广泛应用,例如在缓释药物,人体支架,组织工程等领域。本文将通过自搭建显微操作设备,实现对水凝胶的物理性能测试。使用0.2~1 mm直径圆柱状探针对在0.1~0.6 M NaCl溶液中达溶胀平衡后的乳清分离蛋白水凝胶进行了挤压松弛实验,结果显示不同探针对所测得的剪切模量没有显著影响。当NaCl浓度低于0.2M时溶液对剪切模量影响显著,但是当NaCl浓度高于0.2M后,影响较小。松弛阶段,由于粘性松弛的存在,不同探针所测得的力均持续下降,松弛力并不能达到一个稳定值。以多孔扩散粘弹性松弛模型进行拟合并选择MSE最小处对应时间拟合所得到的扩散系数表明不同探针对扩散系数影响不大,但是所测得的粘性松弛时间以及粘性松弛程度则有所不同。由于数学拟合的原因,1 mm直径探针所测得的粘性松弛时间以及粘性松弛程度相较于0.2以及0.5 mm直径探针明显偏大对于水凝胶内部含0.15 M NaCl的蛋白胶,在0.15 M NaCl溶液中达到溶胀平衡后,利用显微操作设备进行挤压松弛。实验结果表明,挤压阶段该胶力随位移变化并非完全线性,通过分段进行拟合表明挤压阶段该胶已经开始松弛。挤压结束后,该胶松弛力迅速降低,且该力将持续下降。实验结果表明该材料的松弛初期为多孔扩散松弛,随后相当长时间内主要为粘性松弛。对于蛋白水凝胶的动态溶胀研究表明:在较低pH溶胀条件下,剪切模量在时间尺度上梯度明显,但是在深度方向上梯度不明显。对于高浓度NaOH溶胀条件,其剪切模量会在较短时间内迅速大量降低。在较低pH时,其动态溶胀过程中胶与溶液的界面处会有一层无力学相应的弱质层,该弱质层在该动态溶胀过程中的厚度基本不变。在水中的动态溶胀表明,蛋白胶将持续溶胀,剪切模量也将持续下降,但是其剪切模量在时间方向上的梯度将越来越小。