1、聚合物水凝膠通常是由親水單體和交聯(lián)劑形成的聚合物水溶脹體，是一類(lèi)典型的軟物質(zhì)材料。因其具有良好的環(huán)境響應(yīng)性、生物相容性，已廣泛用于各種傳感器、生物醫(yī)用材料、藥物載體等。然而聚合物水凝膠的一個(gè)固有缺陷是較低的力學(xué)強(qiáng)度，這限制了它們的廣泛應(yīng)用。因此，從聚合物水凝膠的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，賦予其新的功能和提高其力學(xué)強(qiáng)度仍是挑戰(zhàn)性的課題。
　　在開(kāi)發(fā)新功能方面，近年來(lái)，導(dǎo)電聚合物水凝膠受到極大關(guān)注。需要指出的是，此處所指的導(dǎo)電聚合物水凝膠主要是以

2、本征導(dǎo)電聚合物為基，而不是常規(guī)的通過(guò)加入導(dǎo)電離子或其他導(dǎo)電填料的水凝膠。目前導(dǎo)電聚合物水凝膠已經(jīng)在超級(jí)電容器、生物組織工程材料等方面展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。然而，其主要問(wèn)題是：1）現(xiàn)有導(dǎo)電聚合物水凝膠的成型工藝復(fù)雜。導(dǎo)電聚合物在體系內(nèi)的含量較大，易引起體系相分離。2）導(dǎo)電聚合物的加入降低了聚合物水凝膠的生物相容性。為此，本文嘗試采用新的技術(shù)，例如高壓一步法制備凝膠技術(shù)，以及利用超分子聚集體具有納米纖維結(jié)構(gòu)，將其用于原位增強(qiáng)聚合物水凝膠。<

3、br>　　在研究階段初期，基于超分子自組裝通常是一個(gè)自發(fā)過(guò)程，而外場(chǎng)的調(diào)控有可能實(shí)現(xiàn)可控自組裝的設(shè)想，提出了高壓力條件下超分子凝膠可控自組裝研究。采用高壓在線拉曼光譜金剛石對(duì)頂砧技術(shù)研究了超分子凝膠在不同溫度下的壓致組裝/解組裝轉(zhuǎn)變機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展了高壓一步法制備導(dǎo)電PVA水凝膠的研究，并取得了較好的結(jié)果。由此進(jìn)一步奠定了后期的研究?jī)?nèi)容，即利用超分子納米纖維的結(jié)構(gòu)，圍繞導(dǎo)電水凝膠的增強(qiáng)來(lái)開(kāi)展研究工作。所制備的三種導(dǎo)電水凝膠具有制備

4、工藝簡(jiǎn)單和強(qiáng)度高的特點(diǎn)，同時(shí)還具有較好的生物相容性，為制備高性能導(dǎo)電水凝膠提供了更多新的簡(jiǎn)單有效的途徑。本論文主要包括以下內(nèi)容：
　　1)以二烷基脲型衍生物1-甲基-2,4-二(N'-十八烷脲基)苯（簡(jiǎn)記為MBB-18）作為凝膠因子，以氯苯（CB）為溶劑，采用金剛石對(duì)頂砧高壓技術(shù)制備了MBB-18/CB超分子凝膠。利用在線拉曼光譜研究了該凝膠在不同溫度（23、60和150℃）時(shí)的壓致相轉(zhuǎn)變過(guò)程。作為參照，還研究了純氯苯在相應(yīng)條件下

5、的相行為。結(jié)果表明，當(dāng)溫度低于凝膠的常規(guī)相變溫度（64℃）時(shí)，如23和60℃，壓力對(duì)MBB-18的組裝/解組裝轉(zhuǎn)變沒(méi)有影響。此時(shí)觀察到的相轉(zhuǎn)變壓力（1.07和1.44 GPa）應(yīng)為氯苯的壓致液-固相轉(zhuǎn)變。而150℃下的相轉(zhuǎn)變壓力（0.85 GPa）則應(yīng)歸因于壓力誘導(dǎo)的MBB-18的組裝-解組裝轉(zhuǎn)變，而純氯苯在此溫度和壓力下仍保持液態(tài)。這項(xiàng)研究有助于實(shí)現(xiàn)壓力可控的超分子自組裝的結(jié)構(gòu)與性能。
　　2)利用水溶性聚乙烯醇（PVA）在高壓

6、力場(chǎng)下的氫鍵自組裝，可十分便捷地將PVA、苯胺、過(guò)硫酸銨和鹽酸的水溶液一步制成水凝膠，原位聚合后即得到聚苯胺/聚乙烯醇（PANI/PVA）導(dǎo)電水凝膠。利用FT-IR、UV-vis和循環(huán)伏安等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)行了表征。利用FE-SEM研究其微觀形貌，結(jié)果表明PANI均勻地分布在PVA的網(wǎng)絡(luò)中，形成了具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚合物水凝膠。采用交流阻抗法研究了其導(dǎo)電性能。這種利用高壓下的氫鍵自組裝制備導(dǎo)電聚合物水凝膠的方法具有簡(jiǎn)單快速

7、（-10 min），且無(wú)需要添加交聯(lián)劑或者凝膠因子等特點(diǎn)，是一個(gè)簡(jiǎn)單有效的制備導(dǎo)電聚合物水凝膠的新途徑。
　　3)利用2,4-甲苯二異氰酸酯（TDI）的高活性，將苯胺四聚體（TA）接枝到PVA側(cè)鏈上，得到一種新型的具有電活性的導(dǎo)電聚合物水凝膠。利用光譜法和循環(huán)伏安法對(duì)產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)與電化學(xué)活性進(jìn)行了表征。PVA-TA接枝聚合物在DMSO/H2O混合溶劑中具有良好的凝膠化性能，得到的導(dǎo)電水凝膠的電導(dǎo)率在10-5 S/cm數(shù)量級(jí)。同時(shí)

8、，還利用1,3:2,4-二亞芐基山梨醇（DBS）超分子納米纖維網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)PVA-TA導(dǎo)電水凝膠（PVA-TA/DBS）。靜態(tài)與動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試表明，增強(qiáng)的導(dǎo)電水凝膠的壓縮強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度分別是未增強(qiáng)的10倍和5倍。儲(chǔ)能模量與損耗模量分別是未增強(qiáng)凝膠的5倍和21倍，而電導(dǎo)率基本不受影響。這種超分子納米纖維增強(qiáng)的導(dǎo)電聚合物水凝膠在生物傳感器和軟組織工程支架材料領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
　　4)利用苯胺在海藻酸鈉（SA）水溶液中的原位聚合，以及

9、聚苯胺與海藻酸鈉之間的超分子作用（物理纏結(jié)，氫鍵和靜電作用等），制備了聚苯胺/海藻酸鈉（PANI/SA）導(dǎo)電水凝膠。這種水凝膠具有良好的導(dǎo)電性，電導(dǎo)率為10-3 S/cm數(shù)量級(jí)。水凝膠為典型的3D納米纖維結(jié)構(gòu)，纖維直徑為70-200 nm。所獲得的水凝膠還具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，壓縮強(qiáng)度可達(dá)41 KPa。PANI/SA導(dǎo)電水凝膠可以直接作為自支撐（無(wú)導(dǎo)電填料和粘接劑）的超級(jí)電容器電極材料，并表現(xiàn)出快速的響應(yīng)能力。與傳統(tǒng)的壓片電極相比，具有更