纳米纤维素-碳纳米管/聚丙烯酸导电自愈水凝胶的制备与表征开题报告

1. 研究目的与意义

2. 国内外研究现状分析

国内外对于导电自愈水凝胶在各个方面都展开了研究诸如：自愈合凝胶的原位式修复体系设计、对于神经细胞的再生能力、强韧自愈合水凝胶、多价金属离子的影响、丙烯酸和羧甲基壳聚糖为单体制备水凝胶、聚倍半硅氧烷增强凝胶。

董坤等的报道提出自愈合凝胶应向不依靠外界添加的任何修复条件而达到自愈合的方向发展；Runge等在PCLF/PPy水凝胶上接种的神经细胞表现出更好的细胞形态；高子健等的实验中，利用了使贻贝具有强大附着力的分泌物多巴胺（Dopa）制成了强韧自愈合水凝胶；杨倩等研究了Ca² 、Al³ 和Fe² 对水凝胶的强度及自修复性能的影响。实验表明三种多价金属离子可以同时增强水凝胶的力学强度和自愈能力，其中Fe³ 的增强效果最好。崔玉琴等以丙烯酸和羧甲基壳聚糖为单体制备的水凝胶不仅具有pH敏感性和高药物负载量，还对实验中接触的动物细胞没有细胞毒性；杨柳青等的实验加入了聚倍半硅氧烷，从而显著提高了PAA水凝胶的力学强度和自愈能力。

3. 研究的基本内容与计划

以丙烯酸（acrylic acid ，aa）为原料，n-n′亚甲基双丙烯酰胺（n,n′-methylenebis(acrylamide)，mba）为化学交联剂，fecl3为物理交联剂，过硫酸铵（aps）为引发剂，通过一步原位自由基聚合制备基于物理和化学双交联的paa基导电自愈合水凝胶。碳纳米管（cnts）为导电填料，并引入纳米纤维素以协助cnts在水凝胶基体中的分散。对其化学官能团、微观形貌、力学性能、流变性能、电导率、电化学性能进行表征，探讨cnts含量对水凝胶性能的影响并分析其机理。具体研究内容包括：

1、研究纳米纤维素的物化性质和tempo氧化纳米纤维素（tocns）的制备方法；

2、研究引入纳米纤维素后，对水凝胶性能的影响；

4. 研究创新点

1、将自愈合这一生物学概念引入高分子材料，形成具有自愈合性能的智能型材料，提高材料的安全性和使用寿命；

2、制备含有物理和化学双交联的导电自愈合水凝胶，通过共价键维持水凝胶机械性能的同时，物理交联实现水凝胶的自主自愈；

3、制备智能型导电水凝胶，扩大水凝胶的应用范围；