pH敏感聚甲基丙烯酸水凝胶的合成及性能研究

“智能”高分子水凝胶是一类对于外界环境微小的物理和化学刺激（如：温度、pH等）,其自身性质会发生明显改变的聚合物,具有传感、处理和执行功能,以及在医药与生物工程中具有良好的应用和发展前景．通过本实验,本文对PMMA凝胶的纯化,以及引发剂、交联剂用量对于凝胶的溶胀性能的影响进行了研究．     

气凝胶分形结构的生长机制模型与计算机模拟

探讨了气凝胶形成过程的分形动力学特征,在扩散限制集团凝聚（ＤＬＣＡ）模型的基础上,考虑溶胶粒子的密度和能量分布对凝胶化过程的影响,建立了关于气凝胶分形结构生长机制的溶胶活性粒子模型．利用Ｃ语言编制了模拟凝胶生长过程的软件,该软件具有图形模拟和数值模拟两种功能,主要输入参数为溶胶粒子密度和溶胶反应的活化能以及图形边界条件,当模拟凝聚到一定程度时,软件可自动存储图形数据．利用该软件对气凝胶的分形生长过程进行模拟,得到了形成凝胶的各阶段分形图像,以及凝胶分形维数的变化,确定了气凝胶分形结构生长的两种模式．     

炭气凝胶的常压制备及其超级电容器行为

采用溶胶一凝胶法,以间苯二酚（R）和糠醛（F）为原料,环六次甲基四胺（HMTA）作催化交联剂,通过常压干燥和高温碳化、活化等工艺制备分散性良好的炭气凝胶．研究溶剂的pH值和活化温度等工艺参数对炭气凝胶的比表面积和用作超级电容器电极的比电容的影响．确立具有最大比电容时炭气凝胶的最佳制备工艺条件．结果表明,当pH-9．0,活化温度为950℃时获得的炭气凝胶具有最大的比表面和．比电容．     

疏水凝胶及疏水相互作用研究进展

综述了近年来疏水凝胶及疏水相互作用研究的最新进展．详尽地报道了该类凝胶的合成与表征方法，探讨了凝胶结构与性能的直接关系，介绍了疏水作用的定量描述方法和疏水作用的物理场论．深入研究凝胶中的疏水相互作用，对于揭示疏水凝胶对药物的控释机理和缓释机理有非常重要的意义．     

羧甲基壳聚糖/聚(N-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络水凝胶的制备及溶胀性能研究

制备了具有温度、pH值双重敏感特性的羧甲基壳聚糖／聚（N-异丙基丙烯酰胺）的半互穿网络水凝胶（CMCS／PNIPAAm semi-IPN）。研究了温度及pH值对该凝胶溶胀度的影响。结果表明，在强酸（pH值为1．0，2．71）、弱碱（pH值为7．4）和强碱的条件下，semi-IPN凝胶溶胀度均随着温度的升高而下降直至达到平衡状态。经pH值为2．71缓冲溶液浸泡处理的凝胶的相转变温度有明显的降低。该凝胶的消溶胀速率随着凝胶中CMCS组分含量的增加而增大。这些现象主要与水凝胶本身的微观结构以及所加入的羧甲基壳聚糖基团结构有关。     

PZTS凝胶玻璃的结构及光学非线性特性

采用溶胶凝胶工艺，在低温下合成了大量含有铁电相和玻璃相各种组元的ＰＺＴＳ凝胶玻璃．利用Ｘ射线衍射和红外吸收光谱分析手段研究了凝胶玻璃的结构、相变和析晶过程．揭示了低含量凝胶玻璃中的ＺｒＯ２相变的纳米小尺寸效应．最后采用简并四波混频技术研究了透明ＰＺＴＳ凝胶玻璃的三阶非线性光学特性．结果表明，此类材料具有良好的非线性光学特性     

环境自适应软体机器人驱动方式和路径规划研究

软体机器人具有优越的柔软性能,能够灵活的穿越狭小的空间,并且对非结构化环境具有较强的自主适应能力．驱动方式和路径规划是软体机器人的关键,其驱动分为有缆驱动和无缆驱动．采用气动、形状记忆合金、电活性聚合物、聚合凝胶等作为驱动器．气动、形状记忆合金之类的驱动器灵活度低、自由度少;电活性聚合物以及聚合凝胶之类的驱动器灵活度高、自由度高．软体机器人的路径规划主要采用人工智能算法,在实际使用中还存在一系列的问题需要继续研究．比如概率路线法和碰撞检测法都易陷入局部最小点与最优点：遗传算法运算效率不高、在线规划困难：神经网络算法泛化能力差等．现在可用的智能算法都只适用特定的物体而不适用通用可变形物体．未来需要致力于柔性驱动器以及新型路径规划算法的研究．     

海藻酸钠对甲基纤维素温敏水凝胶特性的影响

为改善“甲基纤维素聚乙二醇柠檬酸钠”三组分反向温敏凝胶体系的特性,向其中添加了海藻酸钠。通过粘度跟踪法考察了新体系在体温下的凝固特性,分析了凝胶配方、pH值对于凝固过程、凝胶强度的影响;研究了海藻酸钠的加入对小分子药物体外释放特性的影响。结果表明,海藻酸钠的加入提高了胶凝速度、凝胶强度及凝胶稳定性;体系在生理pH附近具有较快的胶凝速度和较好的凝胶强度;新体系对于小分子药物,尤其是亲水性强的小分子药物具有更好的控缓释特性。     

凝胶色谱用于磺甲基酚醛树脂生产控制方法研究

应用凝胶色谱-紫外检测法对SMP聚合生产过程中的原料单体、反应过程中生成的小分子、低聚物及最终产品进行了凝胶色谱分离与紫外图谱解析，研究建立了凝胶色谱用于磺甲基酚醛树脂生产控制的方法．研究表明，使用SephadexG-10色谱柱，在0．01mol／L的NaOH溶液为流动相、柱温35℃、流速1.0mL／min等色谱条件下，大小分子的出峰时间分别为8．2min与13．4min，大小分子物质的分离比较彻底．利用凝胶色谱-紫外检测法分析苯酚类小分子凝胶色谱峰的位置变化和强度可以准确监控SMP生产中反应进行情况，小分子峰消失即为反应终点．该方法用于生产控制准确可靠，可以避免生产过程中过度磺化缩聚造成的分子量过高而水溶性降低或者反应不够充分造成的分子量过低、羟甲基含量高易热聚交联等现象，对于磺甲基化酚醛树脂工业化产品的质晕控制具有萤要意义．     

聚天冬酰胺衍生物水凝胶的合成和溶胀性能

以L-天冬氨酸为单体，通过缩合反应合成聚丁二酰亚胺，用不同比例的牛磺酸和赖氨酸进行开环和交联，获得可生物降解聚天冬酰胺衍生物水凝胶．研究了反应条件对水凝胶溶胀性能的影响．实验结果表明，赖氨酸的用量、牛磺酸的用量对水凝胶吸水性能影响较大，引入磺酸基后，水凝胶的吸水倍率由47增大到174．水凝胶在不同溶液中的溶胀测试表明水凝胶具有较强的溶剂敏感性．溶胀倍率随着溶液pH值增大而升高，水凝胶在pH=7．4的溶液中收缩．水凝胶的溶胀倍率随着溶液离子强度的增大而降低．     

智能型水凝胶改性研究进展

智能型水凝胶是一类具有广泛应用前景的功能高分子材料,但由于传统水凝胶存在一些缺点因而限制了其应用,因此近年来围绕提高传统水凝胶的性能做了大量研究工作.该文从4个主要方面综述了近年来智能型水凝胶改性的研究进展.     

高强度聚N-异丙基丙烯酰胺-黏土纳米复合水凝胶的制备及表征

采用原位聚合方法制备出一种具有高强度、良好温度响应性的聚N-异丙基丙烯酰胺/黏土纳米复合水凝胶,并用红外光谱、扫描电镜、透射电镜对其结构进行了分析.测试结果表明,纳米黏土与聚合物分子链之间具有强的氢键作用,水凝胶具有均匀的多孔聚合物骨架,且黏土可均匀地分散在聚合物基体中.热力学测试结果表明,黏土的引入未对水凝胶热敏特性产生显著影响,即三种水凝胶均在35℃左右产生明显的相转变;同时,溶胀动力学测试结果表明,水凝胶样品在该温度下具有明显的去溶胀特性.机械性能测试结果表明,纳米黏土的加入,可显著提高水凝胶的机械性能.     

物理交联聚乙烯醇凝胶中氢键作用研究

采用反复冷冻-解冻法制备聚乙烯醇(PVA)凝胶.采用Hakee RS300动态应力流变仪,利用动态力学分析方法研究PVA物理交联凝胶的力学性能及氢键作用.结果表明,PVA水凝胶及PVA/DMSO凝胶的剪切模量,物理交联密度及最大抗张强度均随着PVA浓度的增加而增大;同一浓度下,PVA水凝胶的剪切模量及物理交联密度大于PVA/DMSO凝胶,但氢键活化能小于PVA/DMSO凝胶.     

发展智慧产业 助推城市转型升级

介绍了智慧产业的发展内涵,通过分析我国智慧产业发展的现状,提出＂智慧城市＂建设应积极规划,敢为人先,实现资源共建、共享,通过转变发展方式,加快＂智慧城市＂建设。     

基于协同氢键作用的高强度聚乙烯醇聚丙烯酸水凝胶?

利用一些大分子和原位聚合形成的高分子链间的协同氢键作用可以构筑高强度水凝胶.本文以聚乙烯醇(PVA)为大分子模板,通过丙烯酸(AA)的原位聚合得到了一种高强度PVA-in situ-PAA凝胶,探讨了反应体系中PVA和AA配比对凝胶形成及力学性能的影响.结果表明,少量PVA的引入即可大幅度提高凝胶的力学性能,且凝胶的拉伸强度、模量断裂伸长率以及回弹率等均随PVA含量的增加而增加,其拉伸强度可达0.9 MPa,断裂伸长率均在2 000%以上.该类凝胶还具有优异抗应力松弛特性,在高的拉伸倍率(1 500%)下其应力保持率可达90%以上.     

3D Nanocomposite Hydrogel Scaffolds Fabricated by Rapid Prototyping for Bone Tissue Engineering

Colloidal gels made of oppositely charged nanoparticles are a novel class of hydrogels and can exhibit pseudoplastic behavior which will enable them to mold easily into specific shapes. These moldable gels can be used as building blocks to self-assemble into integral scaffolds from bottom to up through electrostatic forces. However, they are too weak to maintain scaffold morphology just depending on interparticle interactions such as Van der Waals attraction and electrostatic forces especially for bone tissue engineering. In this study, oppositely charged gelatin nanoparticles were firstly prepared by two-step desolvation method, followed by the mixture with water to form colloid gels. To solve the problem of weak mechanical performance of colloid gels, gelatin macromolecules were introduced into the prepared gels to form blend gels. The blend gels can be easily processed into three-dimensional （3D） porous scaffolds via motor assisted microsyringe （MAM） system, a nozzle-based rapid prototyping technology, under mild conditions. After fabrication the scaffolds were erosslinked by glutaraldehyde （ GA, 25 % solution in water by weight）, then the crosslinked gelatin macromolecules network could form to improve the mechanical properties of colloid gels. The average particle size and zeta potential of gdatin nanoparticles were measured by Nano- ZS instrument. The morphology and microstructures of scaffolds were characterized by macroscopic images. The mechanical properties of the scaffolds were studied by a universal material testing machine.     

聚(2-甲基丙烯酸二甲胺乙酯-co-二烯丙基二甲基氯化铵)水凝胶调控Notoginsenoside药物释放效应

目的研究共聚物2-甲基丙烯酸二甲胺乙酯-co-二烯丙基二甲基氯化铵水凝胶对中草药notoginsenoside为模型药物的调控给药释放效应。方法以辐射共聚和交联法合成的新颖温度/酸度敏感性水溶胶,注入3只大鼠体内以研究中药notoginsenoside在其体内受控释放性能。共聚物结构和凝胶片断经红外、紫外以及释放药效分析确证。结果2-甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)和二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)为共沸化合物。在标题聚合物中,聚DADMAC电解质的电荷能沿大分子链均匀分布。凝胶的平衡溶胀度(EDS)在载体电荷密度3 %摩尔时最大,而载体电荷密度接近5 %摩尔及其以上时温度敏感性消失。溶液温度、酸度和盐浓度以及凝胶组成和结构能调控notoginsenoside给药释放;用三七(Panax notoginsen,PANS)饱和的水凝胶能有效释放notoginsenoside而呈现出相当好的生物兼容性和具有愈合大鼠伤口的功能。结论靶向药物释放可以通过调节pH,离子强度,溶液温度以及凝胶的组成和结构而有效实现。     

N-异丙基丙烯酰胺共聚和互穿聚合物网络温敏凝胶的溶胀与释药性能

制备了不同配比的P(NIPAm-co-AAm)共聚水凝胶和PAAc/P(NIPAm-co-AAm)互穿聚合物网络(IPN)水凝胶,研究了其溶胀与释药性能.结果表明:该共聚水凝胶具有热缩温敏性,而该IPN水凝胶具有热胀温敏性.随AAm含量的增加,该共聚水凝胶溶胀比减小,温敏性减弱,释药率减小;与此相反,随AAm含量的增加,该IPN水凝胶溶胀比增大,温敏性增强,释药率增大.     

Template－synthesized opal hydrogels

Opal hydrogels could be synthesized with polymer inverse opal template. A pH responsive opal N-iso-propylacrylamide/acrylic acid copolymerized hydrogel was prepared as an example. The ordered structure and response to pH were investigated. Through the sol-gel process of tetrabutyl titanate, opal titania was obtained with the opal hydrogel template.     

Highly stretchable and tough hydrogels

Hydrogels are used as scaffolds for tissue engineering, vehicles for drug delivery, actuators for optics and fluidics, and model extracellular matrices for biological studies. The scope of hydrogel applications, however, is often severely limited by their mechanical behaviour. Most hydrogels do not exhibit high stretchability; for example, an alginate hydrogel ruptures when stretched to about 1.2 times its original length. Some synthetic elastic hydrogels have achieved stretches in the range 10-20, but these values are markedly reduced in samples containing notches. Most hydrogels are brittle, with fracture energies of about 10?J?m(-2) (ref. 8), as compared with ～1,000?J?m(-2) for cartilage and ～10,000?J?m(-2) for natural rubbers. Intense efforts are devoted to synthesizing hydrogels with improved mechanical properties; certain synthetic gels have reached fracture energies of 100-1,000?J?m(-2) (refs 11, 14, 17). Here we report the synthesis of hydrogels from polymers forming ionically and covalently crosslinked networks. Although such gels contain ～90% water, they can be stretched beyond 20 times their initial length, and have fracture energies of ～9,000?J?m(-2). Even for samples containing notches, a stretch of 17 is demonstrated. We attribute the gels' toughness to the synergy of two mechanisms: crack bridging by the network of covalent crosslinks, and hysteresis by unzipping the network of ionic crosslinks. Furthermore, the network of covalent crosslinks preserves the memory of the initial state, so that much of the large deformation is removed on unloading. The unzipped ionic crosslinks cause internal damage, which heals by re-zipping. These gels may serve as model systems to explore mechanisms of deformation and energy dissipation, and expand the scope of hydrogel applications.