高强度滑动环水凝胶的制备与表征——高强度滑动环水凝胶目前国内外研究现状及发展前景文献综述
摘要：水凝胶是由三维交联网络结构高聚物和介质共同组成的多元体系，因具有良好的吸水、保水、生物相容性及能对刺激产生相应的智能特性等优良性能，其应用已渗入到农、林、牧、园艺、沙漠防治、医疗卫生、生物医药、建筑、石油化工、日用化工、食品、电子和环保等领域，并仍在向更广阔的应用领域拓展 。但绝大部分利用天然或合成材料制得的水凝胶机械性能都很差。
2001年，Okumura和Ito合成出了一种新型凝胶——滑动环凝胶（slide-ring gel），也称为拓扑凝胶（topological gel）。它解决了结构不规整的问题，在微观结构上比普通水凝胶的规整性高，因此相应地在宏观上就表现出具有极高的延展性、回复性、溶胀性以及低黏度等优点。其拉伸性能尤其出色，普通凝胶在外力作用下只能拉伸到原长的1倍多，而滑动环凝胶可以拉伸到原长的 24倍。当受到外力拉伸时，交联点像“滑轮 ”一样滑动，将一条长链均匀地分成几个链段，从而将力均匀地分布到各个链段上。同时，由于凝胶是一个三维网络，“滑轮”不仅将力均匀分布到同一条链上，而且会将力均匀分布到整个网络上。这样，滑动环凝胶能承受的拉力就比普通凝胶大得多。研究者将此称为“滑轮效应”。这种水凝胶既没有化学交联的共价键 , 也没有物理交联的范德华力和氢键等，可以看作是介于物理交联和化学交联之间的一种新的交联方式。利用这一特点，Imran 等利用少量乙烯基改性的聚轮烷作为交联剂，制备高强度的水凝胶。同时，滑轮效应可以用于多种聚合物材料，包括含溶剂的凝胶材料（如软性隐形眼镜、聚合物电池）以及不含溶剂的聚合物材料（如涂料、纺织品、薄膜），特别是可以制成具有极好防刮擦性能的弹性材料，用于汽车、手机、手提电脑、鱼竿等的涂层材料，具有极大的应用前景。
关键词：高强度； 滑动环； 滑轮效应；聚轮烷；应用前景广泛
- 文献综述
1、简介
聚合物凝胶是交联形成的三维聚合物网状结构在吸收大量溶剂后溶胀（不溶解）而形成的一种类液、类固的化合物。根据交联方式的不同，聚合物凝胶通常被分为化学凝胶和物理凝胶。化学凝胶是通过静态共价键或动态共价键交联形成的，具有较好的稳定性和机械性能，其中动态共价化学凝胶还具有较好的自修复性能。物理凝胶是通过非共价键（氢键、pi;-pi;键、金属离子键等）交联形成的，具有良好的环境响应性，但稳定性较差、机械强度较低。
近些年来出现了一种具有“８”字型结构，被称为“第三种凝胶”的新型超分子滑动轮凝胶，也被称为聚轮烷凝胶或拓扑凝胶，这种凝胶是化学凝胶与物理凝胶的结合体，既包含交联剂交联大环主体的共价键，又包含线性聚合物长链客体与大环主体的非共价键作用。它以聚轮烷作为骨架，用能与环状主体反应的交联剂把聚轮烷连接起来而形成的一种三维网状拓扑结构超分子聚合物凝胶。“８”字型体现在随机的两个环状主体分子交联在一起，环状主体分子可沿线性分子轴链移动体现出这种凝胶的“滑动性”。
滑动轮凝胶是指一类以聚轮烷作为骨架，用交联剂通过化学交联的方式将不同聚轮烷上的环糊精分子交联而成的具有三维拓扑网状结构的聚合物凝胶。此类凝胶拥有8字形的交联结构，聚轮烷的机械互锁拓扑结构使得此8字形的交联结构在外力作用下可以自由地沿着聚合物链轴滑动，成功地解决了凝胶中交联点的空间分布不均匀性，正是由于这个原因，科学家们将之分类为“第三种凝胶”。这种特殊的构型使其拥有了比传统聚合物凝胶更优越的机械强度、甚至溶胀性能和形变能力，从而可应用于更多的领域（如生物材料、化妆品、软制动器等等）。
- 对现有高强度水凝胶现状以及对不足的讨论和未来展望
(Ⅰ)纳米复合凝胶
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