1. 研究目的与意义
水凝胶(hydrogel)是一种由亲水性的高分子交联构建三维网络结构，同时可吸收大量水分但不溶于水的典型软物质材料。聚丙烯酰胺（polyacrylamide，paam）是一种线性高分子聚合物，易溶于水，由丙烯酰胺单体（am）聚合而成，其结构中含有大量的酰胺基。
paam水凝胶是以am为单体，甲叉双丙烯酰胺为交联剂制备得到的一种水凝胶， paam水凝胶具有优异的生物相容性，但是传统的水凝胶力学强度低、耐温性能差、环境响应性差，因而如何制备出结构新型和功能化的paam水凝胶是亟待解决的问题。近年来，通过引入基团、化学改性、纳米粒子复合等方法，研究已制备出了具有各种特殊性能的paam水凝胶。其中，paam纳米复合水凝胶由于其合成简单，纳米粒子的多功能性和自组装的可逆性而备受关注。
智能水凝胶是指对外部刺激如温度，ph值，电场，磁力等敏感的、可以对环境变化做出积极反应的一类功能材料，近年来引起了人们极大的兴趣。而导电水凝胶（electroconductive hydrogels，echs）作为智能水凝胶的一类，在传感器、燃料电池、超级电容器和电池等领域有着广阔的应用前景，因而也越来越备受关注。然而，目前大多数的echs存在的一个明显问题就是其机械强度较低，柔韧性不够，导电率较差，远远不能满足实际应用的需要。解决这一问题的常用方法是将导电填料、导电聚合物等与常规的水凝胶基体材料结合，使得到的导电复合水凝胶力学性质有一定提升，还能具备一定的导电功能。然而由于水凝胶基体本身一般也并不具备很高的机械强度，在复合过程中材料的物理性质可能还会受到影响，导致得到的echs力学强度可能仍较低。因而实现echs的增强及功能化仍然是一个非常具有挑战性的课题，而加入纳米导电复合物则是解决这个问题的一种有效思路。
2. 国内外研究现状分析
1.1agnws的研究现状
银纳米线作为新型透明导电薄膜材料而被广泛研究, 2015年1月，中国科学院固体物理研究所叶长辉研究员在制备超高长径比银纳米线方面发现了一种简易的新方法，并在所获得高品质银纳米线材料的基础上，制备了光/电性能优异的透明导电薄膜，并将其应用于透明加热器，成功实现了加热器加热温度、响应时间等性能的调控。然而，银纳米线结构参数调控难度较大，特别是高端电子器件如触摸屏等应用需要直径小于40纳米、长径比大于800的银纳米线，对这类银纳米线的制备极具挑战性。而高品质银纳米线及透明导电薄膜，可以满足触控设备及透明加热器等的快速响应的需求。作为一种一维结构的纳米尺度的线，银纳米线（agnws）除具有银优良的导电性之外，由于纳米级别的尺寸效应，还具有优异的透光性、耐曲挠性，因此被视为是最有可能替代传统ito透明电极的材料，为实现柔性、可弯折led显示、触摸屏等提供了可能，并已有大量的研究将其应用于薄膜太阳能电池。agnws的大长径比效应，无规网络具有的高导电率和透射率，将会成为透明导电材料领域的研究热点。xiong等在柔韧的聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）基底上涂覆包裹了导电离子凝胶的空气稳定、灵活、透明的电极-化学焊接agnws网络，获得具有低表面电阻和高光学透明度的抗氧化柔性透明agnws@离子凝胶电极，光透射率为86%时具有8.4Ωsq-1的低薄层电阻。wang等研究制备了由银纳米线（agnw）网络结合铝掺杂氧化锌（zno:al，azo）通过原子层沉积得到的纳米复合材料tce，研究发现，光敏聚合物基底上的agnws/azo复合电极表现出仅8.6Ω/sq的低表面电阻和550nm处约83%的高透光率，有望取代传统的有机电子器件中的ito tces。然而，将agnws加入水凝胶基体中制备银纳米线透明导电水凝胶的研究还未见报导，可以借鉴银纳米线导电膜，将银纳米线运用到水凝胶上。
1.2纳米纤维素增强paam纳米复合水凝胶的研究现状
纳米纤维素作为具备生物相容性，可再生性和多功能性的生物质纳米材料，其高的拉伸强度（7.5-7.7gpa），弹性模量（轴向和横向分别为110-220和10-50gpa）和高反应性（酯化，醚化，氧化，甲硅烷基化和聚合物接枝）使之成为理想的纳米增强相。将纳米纤维素作为纳米填料纳入到paam聚合物基质中，能通过界面相互作用有效提高聚合物的能量消散，而不会影响其强度和韧性。
1.3 paam导电水凝胶的研究现状
导电水凝胶（echs）是将导电组分与高度水合交联水凝胶的电性能结合在一起的复合材料。echs可以通过嵌入各种导电组分（如碳材料，导电聚合物如聚苯胺（pani），聚吡咯（ppy）和聚噻吩（pt），银纳米线（agnws）等），由物理复合或形成共价网络形成水凝胶。一般由n，n'-亚甲基双丙烯酰胺（nmba）交联形成的纯paam水凝胶在外力作用下显示出脆性，因此越来越多研究致力于合成电活性、机械强度和韧性兼具的paam导电水凝胶。
3. 研究的基本内容与计划
1.1 tocn-agnws/paam水凝胶的制备
首先通过tempo/nabr/naclo体系氧化天然纤维素得到氧化纤维素，再将氧化纤维素经超声处理制得tempo-氧化纤维素纳米纤维（tocns），将agnws加入与之混合均匀得到tocn-agnws混合溶液，再将其加入am单体和nmba水溶液中强力搅拌，在引发剂kps的作用下制备tocn-agnws/paam透明导电水凝胶。
1.2 性能测定
4. 研究创新点
1. 作为绿色环保原料， 纳米纤维素来源广，性能优；
2. 纳米纤维素作为具备生物相容性，可再生性和多功能性的生物质纳米材料，其高的拉伸强度，弹性模量和高反应性使之成为理想的纳米增强相。
3.在制备导电水凝胶中将几种原料结合在一起，发挥各自的优良特性，弥补了对方的性能缺陷，提高了复合水凝胶的力学性能、热稳定性、柔韧性和电学性能；
