水凝膠是一(yi)種軟、濕(shi)材料由三維(wei)聚合物網(wǎng)絡(luò)和(he)大量的(de)水組成。傳統(tǒng)(tong)水凝膠由(you)于形(xing)成的聚(ju)合物網(wǎng)絡(luò)的(de)不均勻性和(he)缺乏有效的(de)能量(liang)耗散機(jī)制(zhi),導(dǎo)致水凝膠(jiao)柔軟、脆弱、易碎(sui)通常沒有(you)足夠的機(jī)械強(qiáng)(qiang)度來滿足實(shí)(shi)際工業(yè)(ye)和生物醫(yī)學(xué)(xue)應(yīng)用的要求。

為了提升水(shui)凝膠的機(jī)械(xie)性能(neng),將機(jī)(ji)械堅(jiān)固、高(gao)長徑比的納(na)米級(jí)填料摻(can)入聚(ju)合物基體中(zhong)制備出了(le)納米復(fù)合(he)水凝膠,由于(yu)其較大的(de)比表面積(ji),可以提(ti)高所得(de)到的復(fù)合材(cai)料的力(li)學(xué)性能、熱穩(wěn)(wen)定性和(he)潤脹性能。纖(xian)維素納米纖絲(si)(cellulose nanofibrils,CNF)是一種納米級(jí)(ji)微細(xì)纖維(wei),具有(you)較高(gao)的機(jī)械(xie)強(qiáng)度和彈(dan)性模量,可以在(zai)復(fù)合材料(liao)中形(xing)成較強(qiáng)(qiang)的物理纏結(jié)和(he)網(wǎng)絡(luò)。含有CNF的(de)納米復(fù)合(he)水凝(ning)膠具有(you)較大的(de)溶脹倍(bei)率和(he)較高的力學(xué)(xue)性能,CNF作為(wei)聚合(he)物水凝膠網(wǎng)絡(luò)(luo)的填料(liao)或者(zhe)補(bǔ)強(qiáng)劑,在(zai)網(wǎng)絡(luò)中形成非(fei)共價(jià)鍵可以提(ti)高其力學(xué)(xue)強(qiáng)度,但CNF與水(shui)凝膠基體(ti)之間的物理(li)相互(hu)作用(yong)較弱,增強(qiáng)作用(yong)通常(chang)較小,因?yàn)镃NF分子(zi)內(nèi)和分子(zi)間存(cun)在較強(qiáng)的氫(qing)鍵作用,它限制(zhi)了CNF 的反應(yīng)活性(xing)。因此,引入CNF提高(gao)水凝膠機(jī)械強(qiáng)(qiang)度的關(guān)(guan)鍵是CNF能(neng)與水(shui)凝膠內(nèi)(nei)其它(ta)聚合物(wu)鏈發(fā)生化(hua)學(xué)交聯(lián)產(chǎn)生共(gong)價(jià)鍵,從而使水(shui)凝膠具備更強(qiáng)(qiang)的機(jī)械(xie)性能。丙烯酰(xian)氯改(gai)性的CNF(ACL-CNF)表面帶(dai)有較(jiao)為活潑(po)的丙烯基團(tuán),能(neng)與其它單體的(de)雙鍵進(jìn)(jin)行接枝共聚反(fan)應(yīng),與(yu)水凝膠內(nèi)的(de)其它(ta)高分子(zi)鏈之(zhi)間形成了(le)共價(jià)鍵,能提(ti)高復(fù)合(he)水凝膠顆(ke)粒的機(jī)械性能(neng)。

1、復(fù)合(he)水凝(ning)膠顆粒的(de)機(jī)械強(qiáng)度(du)測定

儀器：上海(hai)騰拔質(zhì)構(gòu)儀（TBUTA-23/Universal TA/Rapid TA+/Rapid TA)

探頭：P/36R柱(zhu)形探頭(tou)

將復(fù)合水(shui)凝膠(jiao)顆粒樣(yang)品放于柱形(xing)探頭的正(zheng)下方，測試條件(jian)如下(xia)：

測試(shi)模式：單次測(ce)試

測試速度：0.05mm/s

觸發(fā)(fa)力：5gf

目標(biāo)模式(shi)：形變 85%

可以用于測定(ding)復(fù)合水凝(ning)膠顆粒樣品(pin)的恢復(fù)性、是否(fou)破裂。