形状记忆水凝胶简介.ppt

新型高分子材料 ——形状记忆水凝胶 1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介 2 SSMH实例 3 小结 目录 1.1 SSMH的定义[1] SSMH是一类智能，柔软和潮湿的材料，具有记忆变形形状的能力，并响应于外部刺激而恢复到原来的形状。 1.2 SSMH的分类[2] SSMH 热刺激响应SSMH 光刺激响应SSMH PH刺激响应SSMH 化学物质刺激响应SSMH 二重记忆SSMH 三重或多重记忆SSMH 磁刺激响应SSMH 1.3 SSMH的优缺点[3] 缺点：力学强度不足，耐压缩性不好。 优点：变形度高、质轻、成本低、易加工。 凝胶作为一个非平衡状态的开放性体系，能够与外界进行能量、物质、信息的交换可作为传感器和化学反应场所，还能载持、分离、缓释物质。 SSMH作为一种新兴材料，发展前景良好，但是目前大部分产品处于试验阶段，无法投入实际应用。 SSMH 1.4 SSMH的应用前景 SSMH相比于传统的形状记忆材料，它的可逆刺激是多响应的，可以支持多响应SSMH[4]。此外，如果两个或多个非干扰可逆开关集成到一个SSMH中，则也可以制备三重或多重SSMH[5]。因此，SSMH多变且容易控制，具有广阔的应用前景。 SSMH的应用前景 骨组织修复[6] 智能纺织品 生物传感[8] 控释药物[7] 软机器人 智能玩具 1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介 2 SSMH实例 3 小结 目录 合成原料：壳聚糖 (CS) 、氧化葡萄糖 (Odex) 、丙烯酰胺 (AAm) 刺激响应开关 刺激响应原理 Odex上的醛基和CS上的氨 基组成的席夫碱键 席夫碱键的偶联(固定临时形态)与解偶联(恢复原始形态) 金属阳离子与CS的螯合作用 金属阳离子和CS配位固定临时形态，可逆过程可响应多种外部刺激 表1 该SSMH的刺激响应开关及其原理 2.1 一种三重记忆多应答水凝胶[9] 图1 该SSMH的刺激应答原理图 2.1 一种三重记忆多应答水凝胶 一种三重记忆多应答水凝胶 图2 在不同阳离子刺激下SSMH的形状固定比率 图3 在不同外部条件刺激下SSMH的形状恢复状况 SSMH 优势 可用领域 一种引入DNA的SSMH[10] 可在硬质凝胶结构和柔软无形态结构间转换 ①负载物的控制释放 ②控制细胞生长方向 一种基于组分动态化学的自愈凝胶[11] 可在损坏后恢复 功能和结构 ①容器密封剂 ②密封胃穿孔 一种基于咪唑和锌离子配位的SSMH[12] 可使L929细胞粘附在凝胶表面 组织工程支架 表2 几种性能优异的SSMH简介 2.2 目前研究中其他一些性能优异的SSMH 1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介 2 SSMH实例 3 小结 目录 小 结 SSMH的机械性能不足，提高SSMH的机械性能是今后工作的重点研究方向。 SSMH在作为一种智能软材料，在医疗方面有广阔应用前景，应想办法提高SSMH的生物相容性和生物降解性。 现阶段研究中SSMH已经有了快速记忆/恢复以及形状固定/恢复比例高的能力，可是两种能力结合到一个SSMH体系中却仍有不足。 参考文献 [1] Lu W, Le X, Zhang J, et al. Supramolecular shape memory hydrogels: a new bridge between stimuli-responsive polymers and supramolecular chemistry[J]. Chemical Society Reviews, 2017, 46(5): 1284-1294. [2] 樊宇佼. 热致塑性形状记忆水凝胶的制备与表征[D]. 中国科学技术大学, 2016. [3] Harris R D, Auletta J T, Motlagh S A M, et al. Chemical and electrochemical manipulation of mechanical properties in stimuli-responsive copper-cross-linked hydrogels[J]. ACS Macro Letters, 2013, 2(12): 1095-1099. [4] Feng W, Zhou W, Dai Z, et al. Tough polypseudorotaxane supramolecular hydrogels with dual-responsive shape memory properties[J]. Journal of Materials Chemistry B, 2016, 4(11): 1924-1931. [5] Xiao Y Y, Gong X L, Kang