医用水凝胶的制备和应用研究进展

综述了均聚物水凝胶、共聚物水凝胶、半互穿网络结构水凝胶、互穿网络结构水凝胶等4种医用水凝胶制备方法的研究进展,对医用水凝胶在医学领域中的应用研究状况,例如作为伤口修复功能材料、药物缓释载体、组织工程支架、口腔应用材料等进行了介绍,为开发新型医用水凝胶类产品和转化应用提供参考。水凝胶在医学领域具有广阔的应用前景,对新型医用水凝胶的发展进行了展望,针对目前医用水凝胶存在的不足,提出了未来可进一步研究的方向。     

导电水凝胶的制备及应用研究进展

导电水凝胶是一类将亲水性基质和导电介质有机结合的新型水凝胶,具有较高的柔韧性、可调的力学性能和优异的电化学性能,在柔性电子设备等领域具有广阔的应用前景。本文综述了导电水凝胶材料的研究前沿和动态,介绍了导电水凝胶的分类及制备方法,讨论了导电水凝胶的结构设计与性能,重点阐述了导电水凝胶材料的应用研究进展,归纳了导电水凝胶材料面临的问题与挑战,并展望了导电水凝胶材料的发展趋势,指出采用天然可再生资源为原料开发具有高导电性、力学性能稳定、耐极端温度、生物相容性和生物可降解的导电水凝胶将成为下一步研究重点,同时优化柔性电子装置、提高器件输出稳定性也将成为重要的研究方向之一。导电水凝胶的制备及应用研究将促进柔性电子功能材料领域的快速发展。     

海藻酸钠水凝胶对尿素的缓释效果研究

为研究海藻酸钠(SA)水凝胶在肥料缓释方面的应用效果,采用紫外分光光度法,通过测定SA"包裹"尿素水凝胶不同静水浸泡时间的氮元素的质量分数,计算"包裹"尿素在水中的扩散速率。结果表明,SA水凝胶对尿素起到明显的缓释作用,与纯尿素相比,SA水凝胶"包裹"尿素扩散时间延长了约300倍;同时,凝胶具有良好的吸水保水能力,其平均含水量高达88.9%。作为一种环境友好型材料与肥料缓释载体,海藻酸钠水凝胶具有一定的应用前景。     

超分子形状记忆聚合物的合成及应用研究进展

超分子形状记忆聚合物是一种新型的形状记忆聚合物,深受材料科学界人士的重视。本文介绍了超分子形状记忆聚合物的合成方法,并综述了超分子形状记忆聚合物在水凝胶、生物材料等方面的应用研究进展。     

新型纳米颗粒/SiO2复合气凝胶制备及吸附催化应用进展

SiO₂气凝胶作为一种新型多孔网络结构材料,具有高比表面积、低热导率及低折射率等优异性能,在多领域具有广泛的应用前景,但是纯SiO₂气凝胶存在力学强度低、质脆易裂等缺陷,严重制约了其规模化应用。因此,如何提升气凝胶的力学性能成为突破其产业化瓶颈的重点。目前,通过引入功能性增强相是改善SiO₂气凝胶多孔骨架强度和柔韧性的最有效途径之一。本综述首先介绍了SiO₂气凝胶制备及复合改性方法;然后对功能纳米颗粒/SiO₂复合气凝胶合成进行探讨,分析了不同维度纳米材料如0D金属氧化物颗粒、1D纳米管/纳米纤维、2D氧化石墨烯纳米片（GO）以及3D金属有机骨架材料（MOFs）对气凝胶孔道结构和表面物化特性的影响,最后,论述了SiO₂复合气凝胶在环境吸附催化领域中的应用潜力。     

天然高分子基水凝胶在农药缓释领域的研究进展

随着材料科学的快速发展,具有环境友好、经济易得等特点的农药载体成为当前研究的热点。天然高分子材料如壳聚糖、淀粉、海藻酸钠等具有生物可降解性、生物相容性和可再生性等优点,被广泛应用于水凝胶载药体系中。以天然高分子材料为载体的水凝胶在众多农药缓释制剂体系中优势显著。本文主要围绕近年来天然高分子材料在农药水凝胶缓释体系中的研究及其应用进行综述,同时对农药水凝胶的研究方向及应用前景进行展望,以期为制备性能优异的农药缓释水凝胶提供参考。     

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。     

金属有机骨架/聚乙烯醇双交联网络复合水凝胶的构建及其抗菌性能研究

将具有抗菌性能的金属有机骨架（MOF）材料与具有双交联网络结构的聚乙烯醇（PVA）水凝胶相结合，构建了一种具有优良力学性能和抗菌性能的MOF/PVA抗菌水凝胶复合材料。该抗菌水凝胶采用物理与化学双交联的高分子网络结构，可增强水凝胶的力学性能。水凝胶内部结合了含有Ag⁺的MOF（AMOF）颗粒和含有Zn²⁺的MOF颗粒，随着2种MOF颗粒的缓慢降解，水凝胶持续释放的Ag⁺和Zn²⁺对细菌细胞造成物理损伤，实现对革兰氏阴性与阳性细菌生长的有效抑制，抑制率高达99%以上，为新型抗菌水凝胶材料的设计和构建提供了一种新策略。     

用于柔性传感的双形状记忆MXene基水凝胶的制备及性能研究

兼具优良导电性和多重形状记忆多功能水凝胶柔性传感器的构筑极具挑战。通过分子设计采用自由共聚和冷冻-解冻法将MXene纳米片引入兼具温度响应的高分子聚乙烯醇和金属离子响应的聚丙烯酸网络中，制备了具有双重形状记忆的导电水凝胶并构筑了应变传感器。采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射及傅里叶红外光谱等技术研究了该纳米片和复合水凝胶的形貌及结构，研究了MXene含量对该水凝胶力学性能、导电性能及形状记忆性能的影响规律。研究表明：MXene纳米片均匀分散在复合水凝胶中，且与水凝胶网络通过氢键交联，这不仅强化了该水凝胶的力学性能，而且提高了双重形状记性水凝胶的形状固定率。其中，复合水凝胶的抗拉强度提升至236.10 kPa，是纯水凝胶的7.3倍，对铁离子的形状固定率从69.44%增加至94.44%，对温度响应的形状固定率从63.89%增加至88.89%。该水凝胶传感器的信号在多次快速拉伸应变循环下表现出色的连续性和一致性，这为环境适应性柔性传感器的构筑提供了新思路。     

细菌纳米纤维素水凝胶用于退热降温贴的潜力

评估了细菌纳米纤维素水凝胶膜作为发热辅助治疗及应急物理降温用的退热醒脑贴的可行性。结果发现该纳米纤维素水凝胶含水率高,其所含水基本上是以自由水的形式存在。该材料的水分散失率远高于市售退热贴,水分蒸发能有效带走热量,特别适合用于退热醒脑贴。今后可通过负载退热药物等功能因子开发绿色环保的功能性医药材料用于医疗领域。该退热贴的制备方法简便,易操作,对环境友好,具有良好的应用前景。     

二氧化硅气凝胶纳米网络骨架强化方法研究进展

二氧化硅气凝胶是一种具有高孔隙率、高比表面积、低热导率等诸多优异特性的纳米多孔材料,在航天、化工、建筑等众多领域有着广阔的应用前景。但是,二氧化硅气凝胶的网络骨架存在本征陶瓷脆性,限制了其实际应用。本文从气凝胶纳米颗粒颈部强化设计角度出发,介绍了液相强化法和气相强化法两类网络骨架强化策略的研究进展,并对以上两种强化策略的增强机理进行了阐释,最后对二氧化硅气凝胶网络骨架强化技术的发展方向提出了展望。     

智能型高分子水凝胶合成的研究进展

高分子功能材料是现代高分子科学研究的热点,其中具有刺激响应性的高分子水凝胶材料在化学机械、人工肌肉、药物传递与释放、膜分离、化学阀等诸多领域具有广阔的应用前景而受到越来越多的重视。无论从学术价值还是应用价值,对这一领域的研究都有重要的意义。作为功能高分子材料之一,本文综述了常见的高分子水凝胶的制备方法,介绍了其应用和发展方向。     

基于液态金属的水凝胶应变传感器

近年来，基于导电水凝胶的应变传感器发展迅速，液态金属作为一种新型导电材料由于具有高导电性、良好的生物相容性、柔性和可变性，在导电水凝胶传感器的制备和应用中受到了越来越多的关注。本文介绍了液态金属以分散的液滴和连续的流体两种形式在导电水凝胶制备中的应用，及所制备的基于液态金属导电水凝胶传感器的性能，最后，对基于液态金属的水凝胶传感器的应用前景进行了展望。     

抗冻水凝胶的制备及其在柔性电子领域的应用

水凝胶具有优异的柔韧性、离子运输性和可调的机械性,在柔性电子领域具有广阔的应用前景,然而,水凝胶电子器件在严寒气候下容易冻结失效,严重限制了其在低温环境下的应用潜力,通过向水凝胶中引入低温防护剂可以赋予水凝胶抗冻性能,拓宽水凝胶电子器件的工作温度。该文从溶质离子、离子液体、有机溶剂以及抗冻蛋白改性水凝胶4个方面,综述了近年来抗冻水凝胶的制备方法和抗冻机理,阐述了抗冻水凝胶在超级电容器、传感器和电池等柔性电子领域的应用进展,归纳了抗冻水凝胶电子材料面临的问题与挑战,并展望了抗冻水凝胶电子材料的发展趋势,指出以天然可再生资源为原料开发具有优异机械性能、电化学性能、生物无毒性、生物相容性和生物可降解的抗冻水凝胶成为下一步研究重点,同时设计优化柔性电子装置、提高器件安全可靠性和输出稳定性也将成为重要的研究方向之一。抗冻水凝胶的制备及其应用研究将促进柔性电子功能材料领域的快速发展。     

丙氨酸改性氮化硼在PVA导热水凝胶中的应用

以丙氨酸为改性剂,采用机械力化学的方法,制备了一种新型的改性氮化硼材料BN-Ala。考察了不同球磨时间长度对改性效果的影响,选择球磨10h的丙氨酸改性氮化硼作为导热填料添加到PVA水凝胶中。在5.7wt%添加量下,PVA水凝胶的导热系数可达0.7442Wm~(-1)K~(-1),与纯PVA水凝胶相比,导热系数提高了38.4%。这一改性方法,原料易得,操作简单,有利于化工大规模生产推广,并且制备的PVA导热水凝胶在微电子导热材料领域具有潜在的应用前景。     

形状记忆功能纤维及纺织品

形状记忆功能纺织品的开发是近年来在纺织材料学中研究较热门的新兴技术。介绍了该材料国内外的研究进展,对形状记忆合金类、形状记忆聚合物类和形状记忆水凝胶类功能纺织品进行了概述;并对各种不同类别的形状记忆功能纺织品的形变机理和适用领域进行了详细阐述,最后展望了形状记忆功能纺织品的未来。     

中科院纳米能源所李舟研究员课题组在导电水凝胶传感领域取得新进展

水凝胶是亲水性高分子分散在水相环境中形成的“保水”材料,通常情况下,其具有优异的生物相容性、力学柔韧性和环境友好等特点。通过多种物理化学方法,可以增强水凝胶的力学性能,如柔韧性和黏弹性能,进而实现水凝胶在可穿戴传感器方面的应用潜力。尽管目前有许多关于凝胶型力学传感器的报道,但是,一系列问题同时存在。如为了增强凝胶的可拉伸性能或者强度,科学家设计合成了各种复杂的高分子材料,通过在高分子链中引入特殊功能的化学基团,以增强水凝胶网络中的氢键、静电引力、金属螯合或者动态共价相互作用。     

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。     

海藻酸钠微囊的制备及应用进展

微囊化技术作为一项发展迅速的新技术,具有精确给药、芯材控释等特点,在生物医药、食品、化工等领域均得到成功应用。海藻酸钠是从海洋藻类提取的功能独特的植物多糖,具有良好的溶解性、成膜性和凝胶性等优势,已被广泛用作微囊的包膜材料。但海藻酸钠微囊易受到基质材料、交联剂和生产工艺参数的影响,性质难以调控,所以微囊的生产仍存在配方不完善、制备工艺不稳定等问题。为解决上述问题,本综述对海藻酸钠的离子交换性、pH敏感性、凝胶特性等性质和微囊制备过程的影响因素进行了总结。论述了海藻酸钠微囊在包封细胞、药物以及精油方面的应用,指出今后的研究方向应集中于改进微囊的制备工艺,探明海藻酸钠成膜机理与机械性能的关系,提高海藻酸钠微囊强度与韧性,继续推进海藻酸钠与其他高分子材料的复配研究,以期扩大海藻酸钠微囊的应用范围,加快海藻酸钠微囊的工业化进程。     

滴定-凝胶法制备球形水凝胶吸附材料及其在废水处理中的应用

滴定-凝胶法制备球形水凝胶吸附材料具有3D倒漏斗状微观形貌结构,孔径分布宽泛,对水体中重金属、染料等污染物具有快速响应机制,已被广泛用于水处理过程研究。综述了滴制法制备球形水凝胶吸附材料的主要过程机理、水凝胶具有的特殊形貌结构及其在水处理过程中的应用,分析了球形水凝胶吸附材料在水处理应用过程中存在的问题和局限,并指出了其在水处理领域的应用前景及发展方向。