基于Pickering乳液的磁性高强水凝胶的制备及性能表征

合成了一种磁性Fe3O4纳米颗粒稳定的水包油(O/W)Pickering乳液并以其作为交联剂,在适宜条件下引发单体丙烯酰胺聚合来制备了一种新型的磁性高强复合水凝胶.采用X射线衍射(XRD)及场发射扫描电子显微镜(SEM)分别对磁性Fe3O4纳米颗粒和复合水凝胶的结构进行了表征,结果表明Pickering乳胶粒子较均匀地分布在复合凝胶网络中.溶胀性能测试及溶胀动力学分析表明复合水凝胶具有良好的溶胀性能,能够吸收自身干重100倍左右的水,其溶胀过程不遵循Fickian扩散模型;拉伸测试表明该水凝胶具有优异的力学性能,其拉伸强度能够达到150 kPa左右,断裂伸长率能够达到300%左右,并且当其承受的应力释放后能快速地恢复到初始形态.磁性能测试的结果显示该水凝胶具有良好的磁性.     

超拉伸聚合物-锂藻土纳米复合水凝胶

将锂藻土（Laponite）纳米粒子分散在水中，加入丙烯酰胺类单体和过氧化物引发剂，不添加化学交联剂，原位自由基聚合可得到聚合物-Laponite纳米复合水凝胶。其透明度高，可以拉伸至1 300％以上，具有优异的力学性能，成为当前智能材料研究的热点之一。本文综合了聚合物-Laponite纳米复合水凝胶所用锂藻土的结构、性质以及复合水凝胶的合成、结构及物理特性，并探讨这一领域可能的发展方向。     

磁性能可控的聚(N-异丙基丙烯酰胺)基纳米复合水凝胶的制备与表征

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体、焦磷酸钠改性的无机锂皂石(Clay-S)为物理交联剂,制备了温敏性的纳米复合水凝胶(NC gels),通过原位化学沉淀法引入Fe3O4纳米粒子,制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)基磁性纳米复合水凝胶(MNC gels)。使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、差示扫描量热分析(DSC)、综合物性测量系统(PPMS)等测试方法表征了凝胶网络的结构形态、磁性粒子的晶型及其分布、凝胶的温敏性和磁性能。重点研究了制备过程中的浸泡液铁盐浓度、预聚液的单体浓度及黏土含量对凝胶磁性能的影响,并对上述影响因素进行了分析和模拟。结果表明:MNC gels同时具有温敏性和磁敏性,且其磁性能受浸泡液铁盐浓度、预聚液的单体浓度及黏土含量影响;根据影响因素显著性水平建立了可预测MNC gels磁性能的模型,使磁性能的可控制备成为可能。     

载银离子PLGA-PEG-PLGA温度敏感水凝胶的制备及体外抗菌性能

利用聚乙二醇(PEG 1000)引发乙交酯和 D,L-丙交酯开环共聚合, 制备了聚丙交酯乙交酯(PLGA)三嵌段共聚物(PLGA-PEG-PLGA)温敏水凝胶材料; 利用核磁共振氢谱( ¹H NMR)确定了产物的结构及组成. 通过还原硝酸银的方法制备银纳米粒子(AgNPs), 并将其与PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物水凝胶混合, 制得新型AgNPs/PLGA-PEG-PLGA复合水凝胶; 对该复合水凝胶的相关性能进行了表征. AgNPs/PLGA-PEG-PLGA复合水凝胶仍然具有温敏性能, 随着温度升高可发生溶胶-凝胶的相转变; 还可以持续释放银纳米粒子, 从而发挥抗菌性能. 体外细胞实验结果表明, AgNPs/PLGA-PEG-PLGA复合水凝胶具有良好的生物相容性, 未见明显细胞毒性, 是具有应用前景的新型复合水凝胶.     

有机-无机纳米复合水凝胶*

本文综述了近年来有机-无机纳米复合水凝胶领域的研究进展。针对无机成分的不同种类及复合形式,本文将目前已见报道的有机-无机纳米复合水凝胶划分为三类,分别为层状硅酸盐纳米插层复合水凝胶、粘土交联纳米复合水凝胶和二氧化硅纳米杂化复合水凝胶。阐述了三类纳米复合水凝胶的发展趋势,特别就它们的合成方法进行了详细归纳与总结。在此基础上,介绍了纳米无机成分对复合水凝胶的性能增强机理,并就三者之间的增强差异进行了说明。     

无机纳米复合水凝胶*

近年来,纳米材料由于具有诸多奇特效应而备受关注。将无机纳米粒子与高分子水凝胶复合,可以很大程度地改善传统水凝胶的使用性能,因而成为近年来水凝胶研究领域的热点课题之一。纳米材料的形貌多姿多彩,相同材质不同形貌的纳米材料对复合材料性能有着不同的作用。本文从不同形貌（层状、管状及球状等）的无机纳米材料对复合水凝胶性能影响出发,以无机纳米粒子的形貌分类,综述了当前无机纳米复合水凝胶的研究进展。     

磁性高强度聚丙烯酰胺/Fe3O4纳米复合水凝胶

以辐射过氧化的表面活性剂胶束为引发中心和交联中心, 制得具有优异机械性能的聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶, 并通过原位化学共沉淀法向其中引入Fe₃O₄粒子, 得到了磁性复合水凝胶. 扫描电子显微镜(SEM)表征发现磁性粒子在凝胶中分布均匀, 其粒径约为30 nm. X射线衍射(XRD)表征证实所引入的纳米粒子为尖晶石型Fe₃O₄. 磁性能测试表明, PAAm/ Fe₃O₄复合水凝胶具有超顺磁性特征. 该复合凝胶具有较优异的机械性能, 其断裂伸长率可以达到1200%, 拉伸强度最大可达0.10 MPa. 另外, 该复合凝胶表现出良好的形变回复特性.     

多孔纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇复合水凝胶的表征

本文通过采用溶盐致孔法,制备了多孔纳米羟基磷灰石／聚乙烯醇复合水凝胶材料。用透射电子显微镜、红外光谱、扫描电子显微镜和图像分析对材料进行了表征。结果表明纳米羟基磷灰石与聚乙烯醇之间有一定键合,并且多孔纳米羟基磷灰石／聚乙烯醇复合水凝胶中大孔呈均匀分布且相互贯通,复合水凝胶的含水率在80％左右。该种多孔复合水凝胶是可用于人工角膜支架,是一种很有开发前景的生物医用材料。     

层状纳米纤维素膜/PVA复合水凝胶的制备与力学性能研究

采用叠层复合与物理相分离的方法制备了层状纳米细菌纤维素(BC)膜/聚乙烯醇( PVA)复合水凝胶.研究了聚乙烯醇的质量百分数、BC膜的复合层数以及制备条件对复合水凝胶力学性能的影响;通过扫描电镜( SEM)观察比较了复合水凝胶中BC膜层与PVA界面结合情况.结果表明,复合水凝胶的力学性能与PVA的质量百分数和BC膜含水...     

PEGMA磁性纳米凝胶的光化学原位合成、表征及载药性能研究

报道了一种应用光化学法一步原位合成具有良好亲水性和生物相容性的PEGMA磁性纳米凝胶的方法．在亲水性Fe3O4纳米粒子水体系中,以甲基丙烯酸聚乙二醇酯（PEGMA）N单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂,紫外光辐照下原位聚合制备了聚（甲基丙烯酸聚乙二醇酯）磁性纳米凝胶（简称为PEGMA磁性纳米凝胶）,应用傅立叶变换红外光谱（FTIR）和热重分析仪（TGA）对磁性纳米凝胶的表面官能团和组分进行了分析,结果显示经紫外辐照后PEGMA成功包覆在Fe3O4纳米粒子表面,从而制备得到PEGMA磁性纳米凝胶,磁性Fe3O4含量高达53．4％;对磁性纳米凝胶的形貌、粒径、表面Zeta电位及磁学性质等进行了表征,结果显示磁性纳米凝胶形状较规则,具有核-壳结构,干燥状态下平均粒径约为46nm,而湿态下平均水合粒径为68．4nm,表明其外层的水凝胶在水相中具有较强的吸水膨胀能力;磁性纳米凝胶具有超顺磁性,饱和磁化强度为58．6emu／g,在生理pH下,磁性纳米凝胶的表面Zeta电位为-16.3～-17.3mV,能够减少与血红蛋白的吸附作用,可在血液中保持稳定．在其载药性能中发现,PEGMA磁性纳米凝胶对模型药物阿霉素具有良好缓释性能．该超顺磁性纳米凝胶具有高的饱和磁化强度,生理pH下负的表面Zeta电位,以及良好的亲水性和生物相容性等特性,预示着在靶向载药等生物医学领域有着广泛的应用前景．     

纳米TiO2/聚N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶的合成及其表征

通过利用偶联剂和超声分散将TiO₂表面功能化, 在其表面引入烯键, 与聚N-异丙基丙烯酰胺在交联剂存在下共聚, 制备了不同纳米TiO₂含量的聚N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶．采用红外光谱、扫描电镜、紫外光谱、热重分析、动态粘弹谱仪等表征了复合水凝胶的微观结构和形貌, 测试了复合凝胶材料对紫外线的吸收、热稳定性、机械强度及其韧性. 结果表明: 纳米TiO₂粒子的引入, 使得复合凝胶材料对紫外线吸收效果显著, 凝胶的稳定性、机械强度及韧性得到明显改善.     

纳米复合水凝胶的研究进展

传统水凝胶存在机械性能差、响应速度慢等缺点,限制了它作为新材料的应用前景。纳米材料具有独特的微观尺度结构和性质,在电子学、光学、机械学、生物学等领域展现出巨大的潜力。将无机纳米材料添加入水凝胶中不但有可能提高水凝胶的机械强度,同时还能赋予凝胶特殊的新性能,如电响应性能、紫外吸收性能、磁敏感性能等。因而纳米复合水凝胶成为近期的研究热点。本文综述了纳米复合水凝胶的增强理论、典型制备方法及其功能化研究进展。     

芳纶增强MXene-聚丙烯酸-无定型碳酸钙复合水凝胶的制备及性能

传统水凝胶存在机械性能和可加工性差的缺点,本研究制备了芳纶增强MXene-聚丙烯酸-无定型碳酸钙(ANF/MXene-PAA-ACC)复合水凝胶,并研究了其相关力学与物理性能。首先,通过氟化锂和盐酸刻蚀法,结合超声剥离工艺制备了二维MXene单层纳米片,将其应用到PAA-ACC复合水凝胶中。为了提高MXene-PAA-ACC的力学性能,进一步通过加入芳纶,制备了ANF/MXene-PAA-ACC复合水凝胶。采用扫描电镜和万能力学试验机对复合水凝胶的表观形貌、力学性能、自修复和粘附性等物理性能进行了表征和测试。结果表明：与PAA-ACC水凝胶相比,ANF/MXene-PAA-ACC水凝胶的可加工性、力学性能、粘附性、自修复性都得到了提高。     

纳米TiO2/聚N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶的合成及其表征

通过利用偶联剂和超声分散将TiO₂表面功能化, 在其表面引入烯键, 与聚N-异丙基丙烯酰胺在交联剂存在下共聚, 制备了不同纳米TiO₂含量的聚N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶．采用红外光谱、扫描电镜、紫外光谱、热重分析、动态粘弹谱仪等表征了复合水凝胶的微观结构和形貌, 测试了复合凝胶材料对紫外线的吸收、热稳定性、机械强度及其韧性. 结果表明: 纳米TiO₂粒子的引入, 使得复合凝胶材料对紫外线吸收效果显著, 凝胶的稳定性、机械强度及韧性得到明显改善.     

聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合水凝胶的制备及其性能研究

本文以聚乙烯醇(PVA)、纳米羟基磷灰石(n-HA)和丝素蛋白(SF)为原料,采用物理共混法、反复冷冻解冻法和NaCl粒子制孔法制得了具有三维结构的PVA/n-HA/SF多孔复合水凝胶,以作为人工角膜支架材料。测试了这种多孔复合材料的含水率、拉伸强度和断裂伸长率,并对其进行了红外谱图、X射线衍射光谱、热重及电子扫描显微镜分析。结果表明,丝素蛋白的添加量增加时,多孔复合水凝胶的含水率相应提高,含水率稳定在75～82%之间;其拉伸强度在0.43～1.00MPa之间,断裂伸长率在183.76～237.53%之间,可以达到人体正常状态下眼压要求,其中复合水凝胶的最佳配比为:PVA:SF:n-HA=10:5:1。;IR和XRD分析表明复合水凝胶在物理交联过程中,各种成分均匀复合,无化学键变化;扫描电镜显示该水凝胶材料具有均匀的三维多孔结构。     

磁性微纳米材料的功能化及其在食物样品前处理中的应用进展

磁性固相萃取是当前对复杂样品中痕量目标物进行有效分离富集的热门技术,功能化磁性微纳米粒子是该技术应用中的关键材料。本文综述了各种已报道的功能化磁性微纳米材料,总结了包括表面嫁接有机小分子、表面包覆碳或无机氧化物、表面嫁接或包覆聚合物、载体表面或孔道内负载磁性纳米粒子、载体骨架内掺入磁性纳米粒子、物理共混法制备磁性功能材料在内的6种功能化方法,并对功能化磁性微纳米材料在食物样品前处理中的应用进行了简要评述。     

纳米复合水凝胶体系的设计合成与结构功能一体化构筑

纳米复合水凝胶(NC-Gels)因兼具有机相及无机相的优点,且具有独特的结构特征和理化性能,近年来已成为水凝胶领域的研究重点,在智能器件、生物医药、组织工程等领域有着广泛的应用前景.基于有机/无机杂化原理,通过交联点的结构与功能性设计和凝胶网络的可控构筑,获得了一系列力学性能优异并具有多重响应甚至智能化响应的NC-Gels,并提出了以有机微球或功能化杂化微球分别为交联点构建纳米复合水凝胶(OC-Gels)和杂化水凝胶(H-Gels)的新方法,探索了其在生物医学和智能传感领域等的初步应用.     

磁粒子成像示踪剂的研究进展

磁粒子成像是基于功能和断层影像技术检测磁性纳米粒子空间分布的示踪方法, 具有正向的对比信号、 较低的组织背景、 无限的组织穿透深度、 非侵入性成像以及无电离辐射等优点, 是近年来一种很有前途的生物医学成像技术. 磁粒子成像信号是通过在无场点切换磁性纳米粒子的磁自旋矢量来产生的. 磁粒子成像的灵敏度和空间分辨率都高度依赖于作为磁粒子成像示踪剂的磁性纳米粒子本身的磁性能, 因此目前的研究主要集中在磁性纳米粒子的设计和合成上. 本文重点介绍了磁粒子成像示踪剂的最新研究进展, 总结了可作为磁粒子成像示踪剂的磁性纳米粒子的种类、 合成方法、 性能以及生物医学应用, 以期为磁粒子成像的未来研究提供参考.     

基于氧化铁纳米材料特性的生物分离和生物检测

氧化铁纳米粒子是一种新型的磁功能材料,被广泛应用于生物、材料以及环境等众多领域.本文介绍了超顺磁氧化铁纳米粒子的制备方法,比较了各种方法的优缺点;评述了磁性氧化铁纳米粒子在细胞、蛋白质和核酸分离及生物检测中的应用,对多功能复合磁性氧化铁纳米粒子的构建, 在生物医学领域中的应用具有的指导意义.     

可拉伸超韧水凝胶的制备和应用

综述了可拉伸超韧水凝胶的设计原理及其在组织工程和柔性电子器件领域的应用. 通过将网络结构层次、 化学结构、 增韧机制与宏观力学性能相结合, 重点讨论了单网络水凝胶、 双网络水凝胶、 纳米复合水凝胶及其它水凝胶等可拉伸超韧水凝胶的研究进展, 并总结和展望了新思路和新方向.