1. 研究目的与意义（文献综述）

凝胶材料是一种由三维高分子网络及填充在其中的溶剂分子组成的高聚物。在一定条件下，该材料可以大量吸收与释放溶剂，从而发生较大的可逆变形。凝胶材料同时具备有固体和液体的特性，因此被广泛应用于药物释放、组织工程、传感器件、化学膜等领域。

凝胶的溶胀是一个耦合了凝胶网络大变形和溶剂扩散的过程，其变形响应受到诸如温度、荷载、试样尺寸等多种因素的影响。一方面，溶胀的变形规律与溶剂在高分子网络内的扩散规律有很大关系，对于高分子聚合物，其扩散过程一般分为两类：fickian扩散和非fickian扩散。fikian扩散指的是遵循经典fick定律的一类扩散；非fickian扩散，又称二型扩散（case Ⅱ diffusion）,是指无法用fick定律描述的一类扩散。另一方面，溶剂在高聚物中的扩散类型也与高聚物自身处于橡胶态还是玻璃态密切相关。针对凝胶内溶剂扩散和网络大变形的耦合行为，许多学者展开了相关的研究工作。durning等人在瞬时自由能最小的约束状态下求解网络和溶剂的连续性方程，提出了一种凝胶聚合物非线性溶胀的连续介质理论。dolbow等人考虑一种水凝胶中化学诱导体积转变的连续模型，并将其与一没有边界荷载的球状凝胶溶胀过程作比较，得到了较好的数值结果。hong等在gibbs(1878)和biot的基础上，采用flory-rehner自由能函数来描述体系的自由能，提出了描述凝胶内溶剂扩散与凝胶网络大变形耦合行为的理论，同时也用fickian定律描述了溶剂的扩散过程。前面的这些工作使得人们对于水凝胶溶胀下的经典fickian扩散有了较为完备的了解。

2. 研究的基本内容与方案

lt;一gt;研究内容

本研究以新型高分子凝胶为研究对象，针对凝胶中溶剂非fickian扩散与凝胶黏超弹性大变形耦合行为，开展一定的基础研究。具体内容如下:

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献，明确研究内容，确立基本研究思路，完成开题报告。

第4-6周：学习连续介质力学、流动扩散和固体高聚物力学性能的基础知识，熟悉相关经典理论模型、运动学关系，完成其中重要公式的推导。

第7-9周：基于连续介质力学框架，建立描述溶剂分子在凝胶弹性体中非fickian扩散与大变形溶胀特性的控制方程，包括凝胶材料的粘弹性本构方程、溶剂分子的质量守恒方程、溶剂分子在高分子网络中的扩散方程等。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]肖春生，田华雨，陈学思，等.智能性生物医用高分子研究进展[j].中国科学（b 辑 : 化学），2008，（10）：867-880.

[2]pariksha k，yahya c，pierre k, et al. a review of injectable polymeric hydrogel systemsfor application in bone tissue engineering[j]. molecules，2016，21(11):1580.

[3]beebe d j，moore j s,bauer j m, et al. functional hydrogelstructures for autonomous flow control inside microfluidic channels[j]. nature，2000，404(6778):588-590.