基于超分子作用的自修复及形状记忆水凝胶

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1、硕士学位论文基于超分子作用的自修复及形状记忆水凝胶作者姓名蔡挺挺学科专业材料学指导教师童真教授所在学院材料科学与工程论文提交日期2018年4月Self-healingandShape-memoryHydrogelsBasedonSupramolecularInteractionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：CaiTingtingSupervisor：Prof.TongZhenSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要超分子材料是

2、利用分子间非共价键相互作用构建而成，相比于传统的化学共价键材料来说，超分子材料由于其动态的结构特性，使得材料具有一些非常有趣并有用的性能，例如自修复、刺激响应性、适应性等等。水凝胶由于高含水量的三维网络结构，在生物医药、工业农业等领域具有广泛的应用前景，由于传统化学交联水凝胶的性能有很大的限制，例如其不可自修复性能、无刺激响应性等等。超分子水凝胶是不仅可以在韧性，强度等机械性能方面有大的提升，同时利用非共价键作用使得凝胶获得多样化的功能。本论文拟将利用主客体相互作用、金属离子螯合相互作用、氢键、疏水相互作用等等非共价键构建动态网络制备出兼具高韧性和多功能化

3、的超分子水凝胶。主要研究内容及取得的结果如下：1.利用多聚环糊精与金刚烷间的包络复合物交联网络，得到一种主客体超分子水凝胶，利用多聚环糊精分子作为多官能度交联剂不仅在提高了水凝胶的强度与韧性的同时，并且实现了水凝胶良好的自修复性能，并且利用聚丙烯酸分子链与铁离子间的络合作用实现了形状记忆，得到了具备由高韧性，优异自修复性能，形状记忆功能的多功能水凝胶。2.将低酯果胶（LMP）分子链引入到PAAm主客体凝胶中构建一个杂化半互穿水凝胶（LMP-PCD/Ad杂化凝胶），再通过浸泡形成LMP超分子网络，得到具有高韧性的DN水凝胶。该凝胶显示出优异的机械性能，快速的

4、自恢复性能，并且具有特殊的双重响应性的形状记忆性能与良好的自修复性能。3.物理交联的PA6ACA凝胶通过单体的原位自由基聚合制备得到，具有一定粘度和自修复能力。在酸性条件下，聚合物PA6ACA分子链上的羧酸根会转变成羧酸，降低分子链的亲水性，烷烃侧链间发生失水疏水聚集，凝胶会发生收缩。得到的疏水聚集凝胶具备有良好的韧性，并利用PA6ACA凝胶优异的粘性与粘土交联的PNIPAM凝胶得到一个双层水凝胶，即得到一种具有双重响应性的凝胶驱动。关键词：超分子；水凝胶；自修复；形状记忆IAbstractSupramolecularmaterialsareconstru

5、ctedbynon-covalentbondinteractionamongthemolecularchains.Comparedwithtraditionalchemicalcovalentmaterials,supramolecularmaterialsshowmuchinterestingandvaluablepropertiesresultingfromtheirdynamicnature,suchasself-healing,stimuli-responsivenessandadaptability.Hydrogelshaveanextensiv

6、epotentialprospectinbiomedical,industry,agriculturesomefields,duetothethree-dimensionalnetworkstructurewithhighwatercontent.Theperformanceconventionalcovalenthydrogelshavegreatlimitation,likeweakmechanicalproperty,unrepairable,unresponsivenessandsoon.Incontrast,supramolecularhydro

7、gelsbasedondynamicnon-covalentnetworkhasagreatpromotenotonlyinmechanicalproperty,butalsoinmulti-functionalization.Inthisthesis,thetoughandmulti-functionalsupramolecularhydrogelsbasedonhost-guestinteraction,metalcoordination,hydrogenbondandhydrophobicinteractionarerealized.Themainr

8、esearchandresultsaresummarizedasf