纳米纤维素基水凝胶的制备及其在传感器中的应用进展

随着国家“双碳”战略的提出,可持续、可再生的原材料正在受到广泛的关注。作为地球上分布广泛的天然资源,纳米纤维素具有可再生、可生物降解、较好的热稳定性等特性。纳米纤维素表面富含的羟基使其成为制备水凝胶的理想材料。重点介绍了几种热门的纳米纤维素基水凝胶的制备方法,及其在传感器中的应用。研究表明,目前纳米纤维素基水凝胶的制备已存在相对环境友好的生产方法,纳米纤维素基水凝胶的传感性能在力学性能、灵敏度、稳定性、回收率等方面表现出优于通过常规传统材料制备的传感器,在解决成本问题后具有广阔的使用前景。     

纤维素基水凝胶的研究进展

纤维素是世界上最丰富的天然、可再生以及可生物降解的高分子材料,在化工、材料等领域有广泛的应用。本文主要对近几年来纤维素基水凝胶的研究进展进行了归纳总结。首先,介绍了纤维素基水凝胶的研究背景。其次,列举了纤维素水基凝胶的交联方法,主要有物理交联与化学交联。其中物理交联有氢键交联、疏水性交联、离子交联等,化学交联则是酯化交联、迈克尔加成、自由基共聚合、动态共价键交联等。最后,重点介绍了纤维素基水凝胶在可降解性、生物医学性、亲水性、吸附性、导电性等领域方面的应用。此外,对于纤维素基水凝胶材料在高机械性和产业化制备等方面的发展进行了展望。     

木质纤维素基凝胶电解质的研究进展

电解质作为电池以及电容器等电子设备的组成部件之一，为电子设备充放电过程提供了稳定的离子通道，然而，传统液体电解质材料存在易泄漏及易受环境因素影响等问题，限制了电解质进一步的应用与发展。凝胶电解质是一种具有突出机械性能和优异离子电导率的电解质材料，其中木质纤维素基凝胶电解质具有高柔韧性、机械强度良好和电荷传输快速等物理化学性能，为凝胶电解质的研究带来了新机遇。综述了近年来包括纤维素、木质素及木质纤维素在凝胶电解质领域的制备工艺及研究进展，总结并展望了木质纤维素基凝胶在制备及功能化应用方面的优势、不足及发展方向，以期为木质纤维素基凝胶电解质的研究提供借鉴。     

纤维素基水凝胶的制备及性能研究

在NaOH/尿素体系中,通过聚乙二醇二缩水甘油醚(polyethylene glycol diglycidyl ether,PEGDE)进行交联,成功地合成了纤维素——羧甲基纤维素钠的复合水凝胶。对水凝胶样品进行了流变测试,结果表明纤维素含量和交联剂用量的增加会使水凝胶的强度增强。酶降解实验表明水凝胶在酶的作用下能实现快速的降解。     

细菌纤维素基水凝胶的制备及传感器应用进展

概述了细菌纤维素和水凝胶两种材料的优势,综述了功能性细菌纤维素水凝胶的制备及其功能化方法,介绍了原位合成法、异位合成法中的浸渍法、溶解再生法的原理、优缺点及相关研究进展。基于细菌纤维素水凝胶具有优异的机械性能、生物相容性、可降解性和可修饰性等诸多特性,总结了细菌纤维素基水凝胶在传感器领域的最新进展,包括应变传感器、pH传感器和热传感器、电响应传感器、湿度传感器。最后对细菌纤维素基水凝胶的发展前景进行了展望。     

纤维素基碳气凝胶研究进展

介绍了纤维素碳气凝胶原材料的主要来源及各原材料的特点,重点举例阐述可直接利用型纤维素制备纤维素基碳气凝胶材料的不同工艺方法,综合分析了纤维素基碳气凝胶作为多功能材料的一些前沿的应用研究。总结了该领域存在的挑战并展望了纤维素基碳气凝胶的发展前景。     

纳米纤维素纤维凝胶特性及其应用

纳米纤维素纤维在水溶液中可以通过物理缠绕以及氢键结合的方式形成具有稳定三维网络结构的水凝胶。纳米纤维素水凝胶具有无毒性及良好的生物相容性,在生命科学领域应用前景广阔。而纳米纤维素气凝胶保持凝胶的三维网络结构,其高比表面积、低密度及优异的隔热性能等在建筑、能源电子器件、油水分离等领域也同样有着巨大的应用潜力。本文从纳米纤维素基本特性、纳米纤维素水凝胶、纳米纤维气凝胶研究及应用情况进行了介绍,并分别对纳米纤维素水凝胶与气凝胶的优异性能及应用进展进行了总结。     

纤维素/海藻酸钠基双膜水凝胶的制备及其药物控释研究

用阳离子纤维素(CC)和阴离子海藻酸钠(SA)制备出具有双膜结构的生物相容性水凝胶,探究了水凝胶在不同pH值环境下的药物控制释放行为。结果表明,在pH为7.4,进行单膜水凝胶释放牛血清白蛋白时,纯海藻酸钠水凝胶SA、SA/CC-1水凝胶、SA/CC-2水凝胶的药物释放时间分别为3,6,8 d,累积释放量分别为86%,84%,83%,即纤维素阳离子化程度更高的水凝胶释放药物更缓慢;在pH为2.0的条件下,单膜水凝胶释放牛血清白蛋白的累积释放量的最大值仅为6%,水凝胶的药物释放行为表现出pH敏感性。此外,在pH为7.4条件下,复合药物从双膜水凝胶中有序释放出来,外膜中的茶碱在药物释放的第3 d达到释放平衡,累积释放量为87%;内膜中的牛血清白蛋白在第4 d开始释放,在第11 d达到平衡,累积释放量为84%。该水凝胶有明显的药物控释作用,在生物医学领域有很大的应用前景。     

纤维素/海藻酸钠基双膜水凝胶的制备及其药物控释研究

用阳离子纤维素(CC)和阴离子海藻酸钠(SA)制备出具有双膜结构的生物相容性水凝胶,探究了水凝胶在不同pH值环境下的药物控制释放行为。结果表明,在pH为7.4,进行单膜水凝胶释放牛血清白蛋白时,纯海藻酸钠水凝胶SA、SA/CC-1水凝胶、SA/CC-2水凝胶的药物释放时间分别为3,6,8 d,累积释放量分别为86%,84%,83%,即纤维素阳离子化程度更高的水凝胶释放药物更缓慢;在pH为2.0的条件下,单膜水凝胶释放牛血清白蛋白的累积释放量的最大值仅为6%,水凝胶的药物释放行为表现出pH敏感性。此外,在pH为7.4条件下,复合药物从双膜水凝胶中有序释放出来,外膜中的茶碱在药物释放的第3 d达到释放平衡,累积释放量为87%;内膜中的牛血清白蛋白在第4 d开始释放,在第11 d达到平衡,累积释放量为84%。该水凝胶有明显的药物控释作用,在生物医学领域有很大的应用前景。     

PVP水凝胶的应用与制备研究进展

综述了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水凝胶在医药卫生和生物医学工程领域的应用研究进展以及辐射交联、光交联和化学交联制备聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水凝胶的方法，并对聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水凝胶的制备方法进行了评述。     

荧光水凝胶及其制备的研究进展

荧光水凝胶材料由于其含有多种功能基团和性能优异的荧光物质(如染料,无机半导体量子点等)从而在光电器件,传感器,显示器等领域起到了重要作用。本文综述了荧光水凝胶材料及其制备方法上的研究进展。详述了荧光水凝胶材料的四种制备方法:自组装方法,化学合成法,包封方法,以及原位聚合方法。最后,对荧光水凝胶材料进行了展望。     

羟丙基纤维素的结构、制备及其应用研究进展

纤维素是自然界分布最广、含量最丰富的天然高分子,具有良好的可再生性,使得纤维素作为基质材料的使用备受关注.纤维素不溶于大多数的有机和无机溶剂.羟丙基纤维素为纤维素的水溶性醚化衍生物,可作为乳化剂、稳定剂、增稠剂、成膜剂、缓释剂、粘结剂等,应用于医药、食品、纺织、环境等领域.该文综述了羟丙基纤维素的合成、结构、质量控制方...     

水凝胶的制备及应用研究

水凝胶是一种具有三维网络结构的新型功能高分子材料,以其含水量高、溶胀快、具有良好的生物相容性、对外界刺激具有良好的响应性等被广泛应用于很多领域,具有广阔的应用和发展前景。本文重点介绍了近年来水凝胶的制备方法,同时综合介绍了水凝胶在医药、工农业等领域的应用,并对其未来的发展进行了展望。     

多肽类水凝胶的制备与应用

不同的氨基酸数目、组合和种类形成了种类繁多的多肽,由多肽类形成的凝胶其具有特殊的性能与性质,多肽类和水凝胶的特性使其具有着非常好的生物相容性、可降解性,是一种新型的绿色环保的凝胶材料,在生物医药材料上,在食品添加剂等方面具有非常广阔的应用前景。从多肽类凝胶的种类、制备工艺以及应用,来总结这种新型的凝胶材料,引用文献33篇。     

水凝胶的制备研究进展

简要介绍了水凝胶的结构、性质及应用情况,从化学交联、物理交联两个方面阐述了水凝胶的制备方法。详细介绍了由自由基聚合、辐射聚合、水溶性高分子的交联和互穿聚合物网络4种化学交联方法,以及通过离子间相互作用、结晶交联作用、氢键作用、疏水缔合作用4种相互作用力来实现物理交联的方法。并对水凝胶未来的研究方向及应用前景进行了展望。     

绿色纤维素基水凝胶的制备及油水分离性能

为研发绿色环保的水凝胶膜用于油水分离,本研究从废弃杨木中提取纤维素,并采用协同组装策略构建了一种绿色纤维素基水凝胶（CLH）膜,用于油水分离。将氯化锂（LiCl）作为活性吸水单元引入纤维素骨架中,然后利用聚乙烯醇（PVA）将LiCl颗粒包裹在纤维素骨架上制备CLH水凝胶膜。制备过程绿色环保,操作简单。制备的CLH水凝胶膜具有层状结构,可以克服传统水凝胶不可压缩的缺陷。在重力作用下,CLH水凝胶膜可以实现油水混合物和水包油乳液的高效分离。同时,CLH水凝胶膜油水分离过程中表现出良好的稳定性、耐久性和循环稳定性。因此,本文研发的协同组装策略不仅可以有效解决因废弃木材的产生造成的纤维素资源浪费问题,还可以为油水分离提供一种新的方法。     

敏感性水凝胶制备研究

本文研究了用溶液聚合及辐照聚合两种方法制备敏感性水凝胶,发现聚合温度、赶氧充分性、引发剂浓度是聚合成功的关键因素。并对两种方法对其凝胶敏感性的影响进行了比较。     

酸法制备纳米纤维素特性及其气凝胶的制备

以微晶纤维素(microcrystalline cellulose,MCC)为原料通过硫酸水解制得纳米纤维素(nanocrystalline cellulose,NCC),采用透射电子显微镜(TEM)、马尔文粒径仪、X-射线衍射仪(XRD)和傅利叶红外光谱仪(FI-TR)对所制备的NCC的微观形貌、谱学性能及晶型结构进行表征分析。结果表明:制备的NCC呈梭形短棒状,直径集中分布在20~40 nm之间,长度多分布200~300 nm之间;其傅立叶红外波普图与MCC谱图相似,NCC晶型仍然保持纤维素Ⅰ型结构,其相对结晶度略有提高,为90.57%。并以制得的NCC为原料,采用物理凝胶法成型,经乙醇置换后,通过超临界CO_2干燥法制备纳米纤维素气凝胶。通过描电子显微镜(SEM)、全自动比表面积与孔隙度分析和傅利叶红外光谱仪(FI-TR)对制备的纳米纤维素气凝胶微观形貌、比表面积、孔径分布以及普学性能进行表征分析。结果表明:制备的纳米纤维素气凝胶晶型结构不变,且具有丰富的三维网络结构,其孔隙以中孔为主,微孔与大孔兼而有之,比表面积可达308.422 9 m~2/g,平均孔径为8.21 nm。     

智能型水凝胶的研究进展

介绍了水凝胶的几种主要制备方法,重点介绍了对温度、pH值、光、电、磁、生物分子敏感的水凝胶的近期研究成果,概述了水凝胶在药物可控释放、酶的固定、生物支架材料、智能纺织品等方面的应用进展。     

改性橡胶木纤维素水凝胶的制备及其吸附性能研究

为了解决橡胶木利用价值低的问题,尝试以改性橡胶木纤维素为基体制备水凝胶并应用于染料吸附以提高其利用价值。对橡胶木纤维素(PCF)进行羧甲基化改性,通过反相悬浮聚合法,制备水凝胶;以不同pH值的缓冲溶液为介质研究水凝胶的水溶胀性能;在不同浓度的缓冲溶液中研究水凝胶对罗丹明B(RhB)的吸附。结果表明,制备的球形水凝胶有一定的pH敏感性,并且对RhB的吸附性能良好,在pH为10、RhB浓度为1 200 mg×L~(-1)的缓冲溶液中,添加κ-卡拉胶的水凝胶对RhB的吸附容量为546.81 mg×g~(-1)。该球形水凝胶在染料吸附领域具有潜在应用价值。