项目名称: 基于光诱导塑化的冰冻多孔水凝胶的制备与性能研究

项目编号: No.21504077

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 赵骞

作者单位: 浙江大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 多孔水凝胶在污水处理、色谱分离、组织工程支架等领域中有很好的应用前景。冰冻致孔技术是一种发展很快的水凝胶致孔方法。该方法操作简单,所得的多孔水凝胶机械强度较好且孔结构可控,但也存在一突出缺陷:聚合在冰冻条件下进行,适用该方法的仅有一些水溶性的非酸性单体,不利于材料的多功能化。本申请拟探索基于光诱导塑化效应制备多孔水凝胶的新方法。通过光可逆交联剂的引入合成具有光诱导塑化能力的无孔水凝胶。在冰冻状态下,水凝胶中聚合物分子链因冰晶挤压而受到微观应力作用。通过光辐照将此应力松弛,冰晶熔融后就能得到多孔水凝胶。由于聚合及致孔解耦进行,此方法可适用于大多数单体,具有很强的通用性。此外,光特有的时空可控性也可用于实现孔结构的精确调控。本申请将对光塑化冰冻致孔方法涉及的关键科学问题,即微观应力作用下多相体系中的光诱导塑化产生机理及控制规律进行系统研究。

中文关键词: 水凝胶;多孔材料

英文摘要: Porous hydrogels have shown great potential for a variety of applications including waste water treatment, chromatographic separation, and tissue engineering scaffolds. Cryo-pore-forming is a fast developing technique for the preparation of porous hydrogels. The resulted products show high mechanical stability and controllable pore structure. However, this technique has a major limitation in that only water soluble non-acidic monomers can be used, which prohibits further functionalization. This proposal aims to develop a new method based on photo-induced plasticity effect. Such an effect will be introduced into nonporous hydrogels using photo reversible cross-linkers. In the frozen state, the mechanical squeezing of the ice crystals will impose microscopic stress onto the polymer chains, which can be relaxed by the photo-induced plasticity. Porous hydrogels can then be obtained after melting of the ice crystals. Since the polymerization and the pore-forming procedure are decoupled, most monomers can be used. Moreover, the pore structure can be controlled by exploring the unique spatio-temporal characteristics of the light stimulus. The proposal will investigate the underlining mechanism and the controlling parameters for the photo-induced plasticity in a microscopically stressed multi-phase polymer system.

英文关键词: hydrogels;porous materials

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