杂化交联PAAm/SA双网络水凝胶在多价态离子溶液中的润滑行为

水凝胶因含水量高及生物相容性好,是一种理想的人工软骨替代材料。通过构建杂化交联双网络,水凝胶的力学性能显著提高,但有关其摩擦机理却较少报道。制备了聚丙烯酰胺/海藻酸钠(PAAm/SA)水凝胶,并分别测定了Na~+、Ca~(2+)及Fe~(3+)3种不同价态离子对其弹性模量、含水率、摩擦行为的影响。研究表明,Fe~(3+)溶液中,PAAm/SA的弹性模量为126kPa,是初始模量的14倍。PAAm/SA水凝胶摩擦应力在整个速率范围内较PAAm最大有一个数量级降低。随离子价数的增大,SA和PAAm/SA水凝胶摩擦应力均呈现增大趋势。当浸泡溶液由Ca~(2+)变为Fe~(3+)时,PAAm/SA水凝胶的摩擦行为由混合润滑变为边界润滑。另外,PAAm/SA水凝胶在Fe~(3+)中的摩擦应力对压应力的敏感性随速率增大呈现减小趋势。