智能超分子水凝胶的制备与应用
发布时间：2021-03-30 03:11
超分子水凝胶是一类通过非共价相互作用组装得到的具有三维网状结构的软物质材料,非共价相互作用的动态性赋予了超分子水凝胶极好的刺激响应性能,在众多领域展现出应用潜力,比如生物医药、柔性电子学、检测器、软体机器人以及制动器等。本论文工作重点在于:在凝胶因子设计过程中有目的的引入功能性基元,制备具有特定刺激响应性的超分子水凝胶体系。除此之外,我们还制备了双组份凝胶网络结构,研究其刺激响应性,预计了可能的应用方向。论文主要研究了以下三个方面:一、基于偶氮苯结构单元的水凝胶。我们设计合成了含羧基结构的两种偶氮苯衍生物（ADPMA和ADPSA）作为凝胶因子。通过改变体系pH诱导两种分子发生自组装。ADPMA在酸性条件下能自组装成凝胶,通过扫描电子显微镜（SEM）观察分子在不同pH体系中的微观形貌,并通过红外光谱（IR）和小-广角X射线衍射（SWAXS）推测成凝胶机理以及分子的排列方式。我们同样对体系的光响应性能进行了研究,与传统的基于偶氮苯结构单元的凝胶对紫外光照的响应不同,ADPMA在水溶液态时表现出偶氮苯经典的光致顺反异构现象,而水凝胶态时对紫外光照稳定,通过SEM,紫外-可见吸收光谱（UV-V...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?１９８７年诺贝尔化学奖获得者
聚集诱导发光（ＡＩＥ）性质，紫外光照下，氰基二苯乙烯基团会发生光异构化，??组装成纳米管，分子经历了光刺激的囊泡到纳米管组装结构的转变。??在超分子自组装体系中，凝胶表现出独特的性质［１６］。凝胶因子的合理设计，??结构表征以及凝胶的性质研究己经成为超分子自组装领域中越来越热门的话题??之一。凝胶通过交联网络固定大量液体，根据交联网络结构形成机理的不同，凝??胶可以分为聚合物凝胶和超分子凝胶。聚合物凝胶主要是通过化学交联构筑凝胶??网络，而超分子凝胶的网络结构主要依赖非共价键形成（图１－２），能表现出刺激??响应性ｎ７，ｉ＼根据溶剂的不同，凝胶又可以分为水凝胶和有机凝胶，有机溶剂??的毒性在一定程度上限制了有机凝胶的应用范围，而水凝胶是一种绿色安全的软??材料，因此，探究水凝胶具有重要意义。??＊?ｃ?ｉ＊??ｍｍ??＿???Ｃｈ？ｍｌｃ＾ｙ?Ｃｈ？ｎｎ４￡？ｔ＾ｆ??ｌ？ｏｌｙｍ？＊ｏＷｌ？ｒ．?—？?Ｂｎｋｗｌ?ｆｉｂｒｗｊ＊?ｒｗｔｗｗｋ?Ｓ＾－．ｕｐｐＭＨｎＢ?ａｒｔ??ｅｓｔａｔｅ＃??Ｌ?ｉ?ｖｓ??图１－２小分子凝胶因子的凝胶化过程（上），高分子链通过化学键交联的凝胶化过程（下）。??１．２超分子水凝胶??水凝胶在很多领域都展现出广阔的应用潜力，比如生物医药、柔性电子学、??检测器、软体机器人以及制动器等［１？２２］。水凝胶是一类拥有三维网状结构的软物??质材料［１９］，在流变学上同时表现出液体和固体的性质［２Ｑ］。按照凝胶剂的不同，??２??
２９?２８?３８?錄?ｍ?４Ｓ??？?ｍ?，?Ｔ？ｍｐ？ｒａｔｗｒ？?ＣＣ》??ｗ?，，．?一—？＇Ｃｏｏ／??〇ｌ?，，：?Ｚ?Ｄ?？?？３？？Ｃ??？?ｚ＇?．＇．?＆?鑛严??—ｌ??＊?？■＜?，．．．．．００?侧卜??１?：一?．．．．．??，典－ｔ％?ｍ％?ｍ，?ｔ?ｍ％?ｔ?执??８００Ｖｌ?＼?ｔ８?１？?〇？?ｅ?５８?１?雄?ＩＳ？?２００?２Ｓ０??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?＾ｒａｄ／ｓ）?Ｔｉｍ＃?｛ｎ）??图１－３?（ａ）热响应超分子水凝胶ＣＢ［８］／ＢＭ－Ｆ１２７的形成过程以及相随温度的变化，（ｂ）不??同温度下水凝胶的流变学数据（ｌ〇ｗｔ％，Ｔ＝１０％，ｆ＝１００ｒａｄ／ｓ），（ｃ）?Ｆ１２７－ＢＭ／ＣＢ［８］水凝??胶不同温度下的频率扫描，（ｄ）?Ｆ１２７－ＢＭ／ＣＢ［８］水凝胶的自恢复性能。??１．３．２光响应型水凝胶??和其它刺激相比，光作为刺激源具有明显优势：非侵入性；不需要与反应体??系直接接触；能在时间和空间上精确控制；响应速率快。光响应型水凝胶在微流??体，细胞培养，药物传递和释放，光电材料上都具有重要应用价值［３９］。超分子水??凝胶作出光响应可能会对多种化学反应产生影响，最常见的结构变化是将凝胶因??子转变为非凝胶因子，从而导致凝胶－溶液的变化。也可能是光刺激下使凝胶网??络发生改变，比如光诱导聚合作用会导致凝胶网络强度增强。通常情况下，制备??光响应水凝胶的凝胶因子都具有光响应发色团，光响应发色团与其它功能基团连??接促进分子的凝胶化。发光团吸收特定波长的光，又通过其它方式转换，导致光??反应的发生，对于光响应凝胶因子，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于叶绿素改性水凝胶的多波段伪装基础材料研究[J]. 吴晴晴,李宁,王吉军,余松林. 防护工程. 2020(06)
本文编号：3108740
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?１９８７年诺贝尔化学奖获得者
聚集诱导发光（ＡＩＥ）性质，紫外光照下，氰基二苯乙烯基团会发生光异构化，??组装成纳米管，分子经历了光刺激的囊泡到纳米管组装结构的转变。??在超分子自组装体系中，凝胶表现出独特的性质［１６］。凝胶因子的合理设计，??结构表征以及凝胶的性质研究己经成为超分子自组装领域中越来越热门的话题??之一。凝胶通过交联网络固定大量液体，根据交联网络结构形成机理的不同，凝??胶可以分为聚合物凝胶和超分子凝胶。聚合物凝胶主要是通过化学交联构筑凝胶??网络，而超分子凝胶的网络结构主要依赖非共价键形成（图１－２），能表现出刺激??响应性ｎ７，ｉ＼根据溶剂的不同，凝胶又可以分为水凝胶和有机凝胶，有机溶剂??的毒性在一定程度上限制了有机凝胶的应用范围，而水凝胶是一种绿色安全的软??材料，因此，探究水凝胶具有重要意义。??＊?ｃ?ｉ＊??ｍｍ??＿???Ｃｈ？ｍｌｃ＾ｙ?Ｃｈ？ｎｎ４￡？ｔ＾ｆ??ｌ？ｏｌｙｍ？＊ｏＷｌ？ｒ．?—？?Ｂｎｋｗｌ?ｆｉｂｒｗｊ＊?ｒｗｔｗｗｋ?Ｓ＾－．ｕｐｐＭＨｎＢ?ａｒｔ??ｅｓｔａｔｅ＃??Ｌ?ｉ?ｖｓ??图１－２小分子凝胶因子的凝胶化过程（上），高分子链通过化学键交联的凝胶化过程（下）。??１．２超分子水凝胶??水凝胶在很多领域都展现出广阔的应用潜力，比如生物医药、柔性电子学、??检测器、软体机器人以及制动器等［１？２２］。水凝胶是一类拥有三维网状结构的软物??质材料［１９］，在流变学上同时表现出液体和固体的性质［２Ｑ］。按照凝胶剂的不同，??２??
２９?２８?３８?錄?ｍ?４Ｓ??？?ｍ?，?Ｔ？ｍｐ？ｒａｔｗｒ？?ＣＣ》??ｗ?，，．?一—？＇Ｃｏｏ／??〇ｌ?，，：?Ｚ?Ｄ?？?？３？？Ｃ??？?ｚ＇?．＇．?＆?鑛严??—ｌ??＊?？■＜?，．．．．．００?侧卜??１?：一?．．．．．??，典－ｔ％?ｍ％?ｍ，?ｔ?ｍ％?ｔ?执??８００Ｖｌ?＼?ｔ８?１？?〇？?ｅ?５８?１?雄?ＩＳ？?２００?２Ｓ０??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?＾ｒａｄ／ｓ）?Ｔｉｍ＃?｛ｎ）??图１－３?（ａ）热响应超分子水凝胶ＣＢ［８］／ＢＭ－Ｆ１２７的形成过程以及相随温度的变化，（ｂ）不??同温度下水凝胶的流变学数据（ｌ〇ｗｔ％，Ｔ＝１０％，ｆ＝１００ｒａｄ／ｓ），（ｃ）?Ｆ１２７－ＢＭ／ＣＢ［８］水凝??胶不同温度下的频率扫描，（ｄ）?Ｆ１２７－ＢＭ／ＣＢ［８］水凝胶的自恢复性能。??１．３．２光响应型水凝胶??和其它刺激相比，光作为刺激源具有明显优势：非侵入性；不需要与反应体??系直接接触；能在时间和空间上精确控制；响应速率快。光响应型水凝胶在微流??体，细胞培养，药物传递和释放，光电材料上都具有重要应用价值［３９］。超分子水??凝胶作出光响应可能会对多种化学反应产生影响，最常见的结构变化是将凝胶因??子转变为非凝胶因子，从而导致凝胶－溶液的变化。也可能是光刺激下使凝胶网??络发生改变，比如光诱导聚合作用会导致凝胶网络强度增强。通常情况下，制备??光响应水凝胶的凝胶因子都具有光响应发色团，光响应发色团与其它功能基团连??接促进分子的凝胶化。发光团吸收特定波长的光，又通过其它方式转换，导致光??反应的发生，对于光响应凝胶因子，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于叶绿素改性水凝胶的多波段伪装基础材料研究[J]. 吴晴晴,李宁,王吉军,余松林. 防护工程. 2020(06)
本文编号：3108740
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