非振荡化学反应诱发聚电解质凝胶自激振荡的力学调控研究

项目名称： 非振荡化学反应诱发聚电解质凝胶自激振荡的力学调控研究

项目编号： No.11402001

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 李凯

作者单位： 安徽建筑大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 聚电解质凝胶因非振荡化学反应与溶胀大变形的耦合会产生周期性收缩和膨胀的自激振荡现象，与心肌细胞的收缩膨胀、消化道的蠕动和荷尔蒙的周期释放等生命活动相似。精确调控聚电解质凝胶自激振荡行为对研制人造肌肉、仿生蛇、生物传感器、药物脉冲释放及智能皮肤等仿生智能器件至关重要。聚电解质凝胶自激振荡涉及非振荡化学反应、反应物的扩散、凝胶溶胀大变形等多个过程。本项目拟基于化学反应动力学理论和聚电解质凝胶分子模型，建立考虑化学反应的聚电解质凝胶非线性场理论，研究聚电解质凝胶自激振荡行为。通过发展高效数值方法获得反应物浓度、应力和变形等物理量的演化规律，探讨聚电解质凝胶自激振荡特性与凝胶尺寸、凝胶阵列排布、边界约束、预拉伸、瞬载刺激、局部常载等多个因素的联系规律，探索调控聚电解质凝胶自激振荡的力学途径，为新型智能凝胶器件设计提供新思路。

中文关键词： 聚电解质凝胶；化学反应；自激振荡；大变形；智能材料

英文摘要： Self-oscillation in polyelectrolyte gels, caused by the coupling between nonoscillating chemical reactions and large deformations, is analogous to the pulsation in cardiac muscle cells, locomotion in intestine and periodic release of hormone. Precise cont

英文关键词： polyelectrolyte gels；chemical reactions；self-oscillation；large deformation；active materials