PVA/PAA/BC复合水凝胶的制备与性能

利用冰冻-解冻循环法制备聚乙烯醇（PVA）/聚丙烯酸（PAA）/细菌纤维素（BC）复合水凝胶.研究BC与单体丙烯酸（AA）用量对PVA/PAA/BC复合水凝胶的力学性能和溶胀特性的影响,初步探讨PVA/PAA/BC复合水凝胶的pH敏感性.实验结果表明：随着BC添加量的增多,PVA/PAA/BC复合水凝胶的含水率和拉伸强度与PVA/PAA水凝胶相比均有一定程度的提高,SEM表明复合水凝胶的网络交联点增多;加入AA会使复合水凝胶拉伸强度减小,但溶胀性能提高很多.综合考虑,BC添加量为4%,AA添加量为8%时,各项性能均较好.     

聚吡咯/石墨烯复合水凝胶的制备与性能

先通过软模板法制备具有纳米管状结构的聚吡咯（PPy）,再以此PPy与氧化石墨烯（GO）为前驱物,通过水热法制备具有三维结构的聚吡咯/石墨烯（PG）复合水凝胶。研究了PPy用量对复合水凝胶的影响。利用扫描电子显微镜对其形貌进行表征,用循环伏安法和恒电流充放电法对复合凝胶的电化学性能进行了研究。结果表明,当m（PPy）∶m（GO）在1.5∶1到2.5∶1之间时,可以形成完整的PG复合水凝胶,复合水凝胶可承受自身重量约1 000倍的压力。PG复合水凝胶具有良好的电化学性能,当恒电流充放电测试的电流密度增加到20 A/g时,复合水凝胶的比电容仍然大于400 F/g。这些结果表明PG复合水凝胶在超级电容器领域有着较好的应用前景。     

壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶的溶胀与力学性能

研究了酒精脱水和自然干燥对用作抗菌人工皮肤的CS/PVA复合水凝胶的脱水率和二次溶胀度的影响.结果表明,酒精脱水速率高于自然干燥脱水速率;酒精脱水后的CS含量为2%的CS/PVA复合水凝胶在37℃的二次溶胀度不亚于其自然干燥的二次溶胀度;壳聚糖的加入对CS/PVA复合水凝胶的抗拉强度影响不大,断裂延伸率则有明显提高.     

海藻酸钠/氧化石墨烯复合水凝胶的制备与性能

为了研究氧化石墨烯（GO）对海藻酸钠（SA）凝胶性能的影响,以Ca2+与Fe3+作为交联剂,在SA水凝胶自组装过程中加入GO水溶液,一步法得到了海藻酸钠/氧化石墨烯（SA/GO）复合水凝胶。通过扫描电子显微镜与X射线衍射表征了所得凝胶的结构与微观形貌,测试了不同凝胶样品的平衡溶胀性能和力学性能。研究结果表明,Fe3+交联得到的凝胶结构相比Ca2+交联得到的凝胶更加紧凑,平衡溶胀性能降低较多;随着GO的加入,复合水凝胶的力学性能提升,平衡溶胀性能降低,这表明SA/GO复合水凝胶的性能可以通过选择合适的交联剂与GO用量进行调控。关键词:海藻酸钠;氧化石墨烯;复合水凝胶     

瓜尔胶/聚丙烯酰胺基导电复合水凝胶的制备及传感性能

以聚丙烯酰胺和天然高分子瓜尔胶作为柔性基底,聚吡咯作为导电物质填料,设计制备出一种柔软的导电水凝胶。采用扫描电子显微镜观察水凝胶的截面形貌,通过拉力试验机测试水凝胶的弹性。测试结果表明其具有良好的可拉伸性能：最大拉伸应变为936.4%,拉伸应力为158.9 kPa,并且在对水凝胶进行15次拉伸应变为300%的拉伸-回复测试,水凝胶能回复原状,表明其具有快速的自恢复能力。进一步将水凝胶作为应变传感器监测人体的手指弯曲、手腕弯曲、吞咽等运动,可得到连续、准确且稳定的传感数据。这种多功能性的瓜尔胶/聚丙烯酰胺基导电复合水凝胶可用于可穿戴电子设备、健康和运动监测器等领域。     

磷掺杂还原氧化石墨烯/聚苯胺复合水凝胶的制备及性能研究

石墨烯/聚苯胺复合材料作为超级电容器的自支撑电极材料具有巨大的潜力。以磷酸为磷源的水热还原法制备磷掺杂还原氧化石墨烯(P-rGO)水凝胶,再以P-rGO水凝胶为基质在3种溶剂(正己烷、水和四氯化碳)中负载聚苯胺,合成磷掺杂还原氧化石墨烯/聚苯胺(P-rGO/PANI)复合水凝胶。利用X射线衍射、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与结构,运用电化学工作站测试该材料的电化学性能。以1 mol/L的H₂SO₄溶液为电解质,经过1 000圈循环测试后,材料的比电容保持率均为81%以上,表明其有作为超级电容器电极材料的潜质。该研究为开发出低成本、高性能的超级电容器电极材料提供了实验依据和理论指导。     

丝素蛋白/聚丙烯酰胺基导电复合水凝胶的制备及力学传感性能

将丝素蛋白和聚丙烯酰胺作为柔性基体,磷掺杂还原氧化石墨烯作为导电物质,按不同比例混合后,设计并制备出一种软导电水凝胶。采用扫描电子显微镜对水凝胶的形貌进行观察,用万用电表对水凝胶的传感性能进行检测,并通过万能试验拉伸机测量水凝胶的弹性。制备的水凝胶具有显著的可拉伸性和压缩性,力学性能稳定,可组成具有宽传感范围的应变/应力传感器（应变：2%～800%;应力：0.5～85 kPa）。对水凝胶进行多次压缩-回复测试后,水凝胶仍能回复原状。采用制备的水凝胶传感器监测人体的一系列物理信号（关节运动、面部姿势、脉搏、呼吸等）,这种由丝素蛋白、聚丙烯酰胺组成的水凝胶是一种多功能材料,可用于可穿戴电子设备、健康和运动监测器、软机器人等领域。     

基于金纳米粒子修饰泡沫镍电极的无酶葡萄糖传感器的制备与性能

采用电化学沉积的方法制备了金纳米粒子修饰的泡沫镍电极,基于葡萄糖在AuNPs/泡沫镍电极上的电化学氧化制备了无酶葡萄糖传感器。通过扫描电子显微镜对金纳米粒子修饰的泡沫镍电极的表面形貌进行了表征,并对氯金酸的浓度、沉积圈数、pH值等实验条件进行了优化设计。在最佳实验条件下传感器对葡萄糖的线性响应范围为2.0×10-7~1.0×10-5 mol·L-1,检出限为7.6×10-8 mol·L-1。传感器制备简单,无需特殊条件保存。     

一种新型电极式葡萄糖传感器的研究

用石墨粉－环氧树脂混合物为阳极,以钛基ＲｕＯ２／ＴｉＯ２涂层作为阴极,采用浸渍涂膜法固定葡萄糖氧化酶,构造了一种全新的葡萄糖传感器,该传感器具有对葡萄糖的稳态响应时间短、线性检测范围宽、灵敏度高、及贮存稳定性好等优点。     

PVA/壳聚糖/淀粉水凝胶的制备和性能

采用反复冷冻-解冻法制备了一系列的PVA/壳聚糖/淀粉水凝胶.测试了共混膜的力学性能、脱水率和溶胀度.结果表明:壳聚糖含量为2.7%的水凝胶具有最大的断裂延伸率,拉伸强度也较高.淀粉和壳聚糖的加入,改变了复合水凝胶的脱水率和溶胀度.     

葡萄糖传感器聚氨酯扩散限制膜的制备及其响应性能的研究

针对目前葡萄糖传感顺响应电流线性范围小,不能满足糖尿病诊断、治疗的问题,采用扩散限制膜来扩大线性范围,主要研究了以聚氨酯为扩散限制膜的葡萄糖传感器。研究了在不同制膜液浓度及不同浸渍次数的条件下,葡萄糖传感器的响应性能。结果表明：没有引入聚氨酯扩散限制膜的葡萄糖传感器响应线性范围很小（＜2.78mM);引入聚氨酯扩散限制膜后,随着制膜液浓度及浸渍次数的增加,葡萄糖传感器的响应线性范围增大（最高可达0－33.3mM),灵敏度减小,对干扰物质抗坏血酸的响应电流减小（最大可以减少95％）。说明聚氨酸扩散限制膜的引入是提高葡萄糖传感器响应线性范围的一种非常有效的方法,并能较大程度地消除干扰物质抗坏血酸的干扰作用。     

氮掺杂石墨烯/氧化亚铜复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶材料在污水处理领域的应用,以氧化石墨烯与氢氧化铜为前驱物,氨水为氮源,葡萄糖为还原剂,利用一步水热法制备了氮掺杂石墨烯/氧化亚铜（NG/Cu2O）复合凝胶材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与结构,通过紫外-可见分光光度计测试NG/Cu2O复合材料在不同的光照环境下对罗丹明B（RhB）染料所表现出的吸附降解性能。实验结果表明,与NG凝胶相比,NG/Cu2O复合凝胶材料表现出更好的吸附与催化降解能力,且在紫外光的光照环境下对RhB染料的吸附降解性能最佳。     

氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶在超级电容器方面的应用,采用氨水与水合肼作为掺杂剂和还原剂,通过与氧化石墨烯的水热反应制备了氮掺杂石墨烯凝胶,并进一步运用原位聚合的方法在氮掺杂石墨烯凝胶上负载聚苯胺,得到氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶. 利用X射线衍射、扫描电子显微镜对产物的结构和微观形貌进行表征,采用循环伏安、恒电流充放电等方法测试其电化学性能. 结果表明,氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶与纯氮掺杂石墨烯凝胶相比,电化学性能有显著的提高. 当扫描速率为10 mV/s时,复合凝胶的比电容约为500 F/g;在恒电流充放电实验中,当电流密度增加到10 A/g时,复合凝胶的比电容仍然保持在约400 F/g. 当循环伏安扫描1 000圈后,比电容的保持率达到80%. 这些表明氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶拥有突出的电化学性能,也表明了氮掺杂石墨烯/聚苯胺在超级电容器方面将会有很好的应用前景.     

可降解自愈合壳聚糖/瓜尔胶水凝胶的制备与性能

可降解自愈合水凝胶在生物医用领域有广泛的应用前景,然而其设计仍面临很大的挑战。用高碘酸钠氧化瓜尔胶（GG）得到醛基化瓜尔胶（AGG）。将AGG与壳聚糖（CS）混合,AGG链上的醛基与CS链上的氨基进行席夫碱（Schiff base）反应形成动态亚胺键,从而得到壳聚糖/醛基化瓜尔胶（CS/AGG）水凝胶。该水凝胶拥有较好的自愈合性和可降解性。利用核磁共振氢谱（1H-NMR）对AGG进行了结构表征,结果表明GG成功被氧化成AGG。利用动态流变性能测试对水凝胶进行模量表征,频率扫描结果表明当CS和AGG的体积比在1∶5时水凝胶储能模量最高为400 Pa;动态交替时间扫描结果表明该水凝胶能在5 min内实现快速自愈合。降解性能测试表明CS/AGG水凝胶在pH=6.8和pH=7.4的环境下7 d内降解率可达65%。所制备的CS/AGG水凝胶的自愈合性和可降解性为其在可降解医用伤口敷料和药物释放等方面的应用提供能了可能性。