1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

水凝胶定义为当或者是其它 生物体液在溶胀的同时，如果能够保持大量的水分，同时又不能够被上述液体溶解的一些交联高分子聚合物的统称。[1]其中，具有响应外界刺激能力（如温度，ph，光照，和抗原）的响应性水凝胶体系由于其作为功能材料在药物释放，微透镜以及传感器等方面的潜在应用备受关注。智能型水凝胶是一种可以进行传感、处理并且具有执行功能的高分子材料，作为一种新型的智能材料，在诸多领域有着重要的用途。[2]其中，得益于光照可以远程遥控具有非侵害性的特点，光响应水凝胶前景尤为广阔。
水凝胶的基体高聚物种类繁多，有通过化学交联形成网状结构，也有环糊精等与线性、星型、接枝、超支化聚合物包合形成的多聚轮烷自组装制备超分子物理凝胶[3]。我们着重介绍聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶^[4]和聚丙烯酸水凝胶体系。^[5] 聚n-异丙基丙烯酰胺(pnipam)是典型的温敏性聚合物，由于亲水性/疏水性平衡受外界条件变化影响，产生分子链构象变化，故而在低临界溶解温度（lcst）附近发生可逆向转变。制备pnipam的传统方法是使用交联剂和引发剂以实现单体的引发聚合和交联。通过紫外线等活性射线进行引发交联生产更方便经济，交联度可通过辐射条件来调控。由于pnipam力学性能较差，收缩时容易形成表皮层，导致响应速率变慢，因而在实际应用中存在一定的局限性。故要与其他单体合成共聚或互穿网络共聚物对其进行改性，以提高机械强度。有研究者采用胶束共聚法将丙烯酸(aa)与少量甲基丙烯酸十八酯(oma)共聚,制备具有自修复功能的聚丙烯酸(paa)水凝胶，也是依据上述思路对单一的水凝胶基体高聚物进行改性来获得更为优异的性能。paa具有良好的自修复性能,修复后paa水凝胶能保持修复前80%以上的拉伸强度,并且修复后的水凝胶断裂伸长率接近于修复前的水凝胶。paa水凝胶的自修复功能归功于羧基间形成的氢键网络和oma与表面活性剂形成的疏水缔合网络的联合作用。

水凝胶体系的响应性和智能化往往依赖于高聚物基体外掺入的物质，有报道将改性后的氧化石墨烯掺入水凝胶体系以改善其光热性能^[6]；将纳米fe₃o₄引入以获得磁响应性能^[7];利用阴离子水凝胶与阳离子型铱配合物之间的静电作用复合制备一种新型发光高分子水凝胶^[8]。稀土高分子材料是通过稀土金属与高分子的复合而制备的一类兼具稀土光、电、磁等特性和高分子易加工等优良性能的功能材料。不同的稀土元素以掺入或键合的方式复合进高分子体系中后发挥着不同的特性。比如eu元素会使水凝胶体系存在荧光行为^[9]；含稀土元素钆的聚丙烯铅复合材料材料对低能γ射线有非常好的屏蔽作用^[10]；。在本课题中，稀土元素yb、nd的配合物有不同的特征红外吸收峰，我们正是基于这一特点设计制备了具有选择性的光响应水凝胶复合材料。

环境响应智能水凝胶的物理或者化学性质可以根据外界环境改变而改变。这种凝胶的响应行为使其在化学传感器、化学微阀、人造肌肉、药物控释载体、物质分离等领域都有广阔的应用前景。例如，zhu d等人的研究介绍了一种新的红外响应的水凝胶体系，基于甲基丙烯酸缩水甘油酯的功能性氧化石墨烯（go-gma)掺杂的红外响应的聚合（n-异丙基丙烯酰胺）水凝胶，基于这种红外响应的聚水凝胶纳米复合材料，我们还在微流场通道中实现了一种能够通过红外遥控启动控制流体流动的微型阀门^[11]。还有利用金胶体复合物和纳米微壳对于不同波长的光吸收强度不同设计的t型微管的阀门，实现了独立可选择的微流场阀门控制^[12]

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、本课题要研究或解决的问题

1. 制备含yb和nd的光响应水凝胶复合材料

2. 研究其对不同波长激光的响应，观测样品的溶胀和收缩行为