水凝胶()是一类极为亲水的三维网络结构凝胶,是由亲水性聚合物链彼此交联而形成的三维网络 。它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解 。它可以充分吸水而不溶于水,自身显著溶胀的同时仍保持其原有的三维结构 。
由于存在交联网络,水凝胶可以溶胀和保有大量的水,水的吸收量与交联度密切相关 。交联度越高,吸水量越低 。这一特性很像一种软组织 。水凝胶中的水含量可以低到百分之几,也可以高达99% 。凝胶的聚集态既非完全的固体也非完全的液体 。固体的行为是一定条件下可维持一定的形状与体积,液体行为是溶质可以从水凝胶中扩散或渗透 。
![超火的新材料:水凝胶](http://img.gansulong.com/230617/05121B322-0.jpg)
文章插图
水凝胶有多种分类方式 。
根据材料来源,可分为天然水凝胶(如透明质酸、胶原蛋白、海藻酸钠等)和人工合成水凝胶(如聚丙烯酰胺、聚乙二醇等),人体的许多组织(如肌肉、角膜、血管等)都可以归为天然水凝胶 。
根据交联方式,可分为物理交联水凝胶和化学交联水凝胶 。前者由静电作用、氢键作用等交联而成,当外界条件改变时又可转回溶液状态,是可逆的;后者由化学键构建起三维网络,结构稳定,是永久不变的 。根据环境响应情况,可分为传统水凝胶和智能水凝胶 。后者可根据外界环境的刺激(如温度、pH、酶、磁场等)表现出不同的溶胀行为;前者则不具备这种能力 。
根据合成材料的不同,水凝胶又分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶 。天然高分子由于具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源、低廉的价格,因而正在引起越来越多学者的重视 。但是天然高分子材料稳定性较差,易降解 。
作为一种高吸水高保水材料,水凝胶被广泛用于多种领域,如:干旱地区的抗旱,在化妆品中的面膜、退热贴、镇痛贴、 农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂,原油或成品油的脱水,在矿业中的抑尘剂,食品中的保鲜剂、增稠剂,医疗中的药物载体等等 。值得注意的是,不同的应用领域应该选用不同的高分子原料,以满足不同的需求 。
【超火的新材料:水凝胶】水凝胶,一个应用非常广泛的领域,研究的深度非常值得去挖掘 。
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