1. 研究目的与意义（文献综述）

随着生物材料研究的不断深入，科研人员已经开发出了种类繁多的人工组织和器官，并且部分成果已经应用于常规的临床治疗。但是这些产品大都为含水量低、硬度大的无机或有机材料，如金属、塑料以及橡胶等材料。这些材料具有很好的力学性能，但是在含水率、硬度、柔软性和摩擦系数等方面和人体软组织有着较为显著的差异，用这些材料代替生物软组织的效果是差强人意的^[1]。因此，研究与生物软组织的结构和性能类似的软而湿的高分子水凝胶材料具有重要的科研价值。

高分子水凝胶材料优良的亲水特性和生物相容性使得水凝胶从wichterle和lim第一次合成以来备受生物材料界的关注^[2]。高分子水凝胶是一类具有化学或物理交联结构、能够吸收大量水分并且能够保持水分、不溶于水的三维网络结构的亲水性聚合体^[3]。这种具有三维网络结构的材料含有大量的亲水基团，能够吸收大量的水分，从而具有优良的亲水特性，其中水溶剂以键合水、束缚水和自由水等形式存在高分子网络中^[4]。水凝胶类似于生命软组织材料，性质上类似于细胞外基质，如蛋白质、多糖等，具有良好的生物相容性。此外，水凝胶吸水溶胀后摩擦系数降低，能够有效地减少组织之间的摩擦损伤^[5-7]。

人类利用水凝胶良好的湿软性、高含水量、及优良的亲水特性和生物相容性等特点，将其广泛应用于各个领域，而水凝胶作为生物材料在医用领域应用最为广泛。优良的生物相容性使得水凝胶已用于细胞支架^[8]、药物缓释^[9]、人造器官^[10]和医疗器械^[11]等方面。值得注意的是虽然水凝胶材料性质上与生物组织类似，但是在机械性能上和生物组织相去甚远，低机械强度和可恢复（耐疲劳）能力差是传统高分子水凝胶材料替代受损的生物软组织必须要克服的难题。近年来，研究者们针对水凝胶这些缺陷提出了多种改善方法，如双网络水凝胶、纳米复合水凝胶、大分子微球复合水凝胶以及物理作用增强的水凝胶等。其中，双网络水凝胶的提出为改善水凝胶机械性能提供了一种切实可行的方法。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

水凝胶制备：在整个体系中，一次性加入一定量的海藻酸钠、丙烯酰胺、丙烯酸、化学交联剂bis和引发剂kps。丙烯酰胺和丙烯酸在化学交联剂以及引发剂的作用下形成聚丙烯酰胺-丙烯酸共聚水凝胶，海藻酸钠填充于一重网络，后将水凝胶浸泡于铁离子溶液中，使得铁离子与海藻酸钠络合形成物理交联点得到海藻酸钠水凝胶作为二重网络，获得海藻酸钠/聚丙烯酰胺-丙烯酸双网络水凝胶。

力学性能测试：采用万能拉伸试验机对制得的双网络水凝胶进行拉伸性能测试和循环拉伸性能测试。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，制备海藻酸钠/聚丙烯酰胺-丙烯酸双网络水凝胶。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 陈咏梅,董坤,刘振齐,徐峰. 高强度双网络高分子水凝胶:性能、进展及展望[j]. 中国科学:技术科学,2012,08:859-873.

[2] 刘雪姣. 基于双网络增韧机理的水凝胶制备与性能研究[d].长春工业大学,2016.