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水凝胶由于其结构的特殊性,近年来被应用在各种领域,然而由于传统水凝胶力学性能较差,极大地限制其进一步使用。本文主要利用N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAM)制备了 PAA/NIPAAM-co-DMA、PVA/NIPAAM-co-DMA、ADN 三种高韧性凝胶,赋予了水凝胶的温度响应性、抗冻性、抗菌性等功能,同时通过拉伸应力应变测试、剪切粘附测试等方法,对凝胶的各种性能进行了系统地研究,并分别探索了其潜在应用。本文主要工作和相应结论如下:1.制备了多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)改性的NIPAAM共聚物(NIPAAM-co-DMA),并将此作为交联剂,引入到丙烯酸(AA)体系当中。由于体系内存在大量非共价作用力,水凝胶的断裂伸长率可达6000%左右,同时具备自修复能力、缺口抵抗性和抗疲劳性。在DMA的儿茶酚基团作用下,水凝胶具有优秀的粘附能力,可粘附在不同材质的物体表面。NIPAAM的异丙基和酰胺基团使凝胶的力学性能、粘附性能、粘弹性可通过温度进行调节。体系中引入氯化锂(LiCl)后,水凝胶被赋予良好的导电性,可作为皮肤传感器载体检测人体动作。2.将共聚物DMA-co-NIPAAM作为交联剂,引入到聚乙烯醇(PVA)体系中,以二甲基亚砜(DMSO)和水为分散介质,构筑高韧性的有机/水凝胶。DMSO和水的混合溶剂作为分散介质,能有效提高凝胶的抗冻性,在零下32℃仍然具有1 MJ/m3的韧性。PVA的热可塑性,使凝胶在多次加热熔融-降温冷却后仍然可以重塑成各种形状,并且具有一定的抗溶胀能力。此外,基于DMA对酸碱环境的响应机制,凝胶的机械性能可通过环境pH来进行调节。3.采用原位聚合的方式,基于(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(DMAPAA-Q)、NIPAAM、AA制备了一种高性能水凝胶。体系内羧基和季铵基团之间的静电作用,使水凝胶在长时间浸泡后仍然可拉伸至50倍左右。阳离子DMAPAA-Q的存在,赋予了水凝胶一定的抗菌能力。NIPAAM结构上的丙烯酰胺基团构筑了体系内的氢键作用,使水凝胶同时具备高韧性、缺口抵抗性和抗疲劳的特点,在循环拉伸10次后仍然具备900 KJ/m3的韧性。此外,非共价作用力的可逆性赋予了水凝胶自修复能力,水凝胶在自修复24h后,可拉伸至50倍左右。