文献综述

1. 前言

水凝胶是一种可在水中溶胀但又不溶于水的新型功能高分子材料，其具有立体的网络结构。作为软-湿材料的聚合物水凝胶已经广泛用于生物医学、药物和工业应用，包括用于组织工程的支架,用于伤口愈合的生物材料，药物和基因载体，和软组织代用品。传统的聚合物水凝胶由共价交联剂交联而成，由于共价交联点在水凝胶网络中分散不均一，同时水凝胶缺少能量耗散机理，导致水凝胶力学性能不理想，不仅制约了聚合物水凝胶结构与性能关系的研究，也大大地限制了其应用范围。本研究将构建新型网络结构水凝胶和通过量耗散方式能够提高水凝胶的强度和韧性能，从而提高水凝胶的力学性能。

2. 水凝胶的概述
2.1.简介

Keller^[1]首次提出了凝胶的定义：”凝胶是溶液或溶胶中的胶体粒子或高分子在特定条件下互相连接，形成空间三维网状结构聚合物，结构空隙中充满了作为分散介质的液体，溶剂能够使凝胶溶胀但不能溶解它，凝胶溶胀后仍然保持三维立体形态”。水凝胶是一种具有立体网络结构的软物质材料，由亲水性聚合物通过物理相互作用或者化学交联形成。它能够吸收大量水而发生溶胀但不溶解于水，具有高弹性、亲水性和良好的生物相容性等性能^[2]，因其独特的吸水、保水及仿生特性，水凝胶被广泛应用于工业、农业、医药和生物工程材料领域^[3-4]。

2.2分类

水凝胶常用的分类方法有三种：

（1）根据合成材料的不同，可分为天然高分子水凝胶以及合成高分子水凝胶^[5-6]。天然生物聚合水凝胶在食品加工和医药学领域有广泛的应用，例如琼脂、纤维素生物、卡拉胶结冷胶、淀粉酶、胶淀粉。合成凝胶指的是在一定条件下通过开环聚合反应、加成反应等制取的交联聚合物体系。聚乙二醇、聚丙烯酰胺等都属于合成凝胶。

（2）根据水凝胶网络键合方式，可分为物理凝胶和化学凝胶。在物理凝胶中，其交联过程是物理交联，通过物理方法如疏水缔合、高分子链聚集、结晶、聚合物链复合和氨键结合等。另一方面，化学方法如化学键交联是合成化学凝胶的方法。物理凝胶是可逆的因为是其构象的变化，而化学凝胶是不可逆的，永久性的^[7]。