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纳米复合材料水凝胶作为一种重要的水凝胶体系,可将纳米粒子与水凝胶的优异性能进行良好结合,其在生物医学、环境保护、传感器等领域有着广泛应用。石墨烯作为一种典型的二维纳米材料,因具有优异的光学、热学、电学、力学等性能而受到研究者的普遍关注,将其应用到水凝胶体系中以制备纳米复合材料水凝胶也成为近年来的研究热点。将石墨烯应用到纳米复合材料水凝胶时,往往存在比表面积大容易团聚且因其较强化学惰性难以与聚合物相连接等问题,因此限制了石墨烯基纳米复合材料水凝胶的高效制备及应用。针对此问题,本论文选用N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)作为纳米复合材料水凝胶的制备单体,其与石墨烯之间的相互作用起到双重作用:一方面可大幅提高石墨烯在水凝胶体系中的分散性,另一方面使石墨烯与聚合物链有效连接,以增强石墨烯在复合水凝胶体系中的交联作用。此外,为了有效提高合成PDMAA/石墨烯纳米复合材料水凝胶的力学强度,本论文采用N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)作为有机交联剂,优化实验证实BIS的最佳用量为单体质量分数的0.4%。本论文采用原位自由基聚合制备PDMAA/石墨烯纳米复合材料水凝胶,在固定有机交联剂BIS含量基础上,详细考察了石墨烯含量对PDMAA/石墨烯纳米复合材料水凝胶的形成及相应性能的影响。扫描电子显微镜(SEM)测试表明石墨烯在该体系中均一稳定分散。流变测试、紫外可见分光光谱与1H-NMR表征证实石墨烯与DMAA之间存在相互作用。研究结果发现,1.0%的石墨烯含量为构造该水凝胶的最佳值,即石墨烯含量为0%-1.0%(占单体质量分数)时,该水凝胶的力学性能、溶胀性能、传导性能等均随石墨烯含量的增加而逐渐增强;当石墨烯含量大于1.0%时,上述性能表现出下降的趋势。与未添加石墨烯的PDMAA水凝胶相比,1.0%石墨烯含量复合水凝胶的拉伸强度、断裂伸长率、溶胀比、热导率分别提高了88%、60%、29%和0.073 W/m·K。因此,本论文的研究结果为基于石墨烯的纳米复合材料水凝胶的制备提供了较好的理论依据,该类型水凝胶在生物医学及传感器等领域具有良好的应用前景。