1. 研究目的与意义
水凝胶是一种在水中溶胀而不溶解的亲水性凝胶[7]。它是由亲水性高分子通过物理或化学交联而形成的，水以不同的结合状态存在于高分子的交联网络中，并具有较好的稳定性。但是，目前大多数水凝胶面临的主要问题是机械强度过低，粘弹性较差并且水凝胶的溶胀度除了受环境条件(温度、ph值)的影响以外,还受自身结构、介质的离子强度的影响，难以满足实际应用的需要。因此实现高机械强度是其发展和应用过程中亟待解决的关键科学问题[26-27]。
聚乙烯醇（pva）是最重要的水溶性聚合物之一，是一种由聚醋酸乙烯酯水解而成的，且分子链上含有大量极性羟基的水溶性聚合物，可通过物理或化学交联形成水凝胶。
纤维素是自然界中最丰富的天然高分子聚合物之一,是植物细胞壁主要组成部分。纳米纤维素(nanocrystalline cellulose，ncc)也被称为纤维素纳米晶体，是一种直径为1100nm，长度为几十到几百纳米的刚性棒状纤维素。与普通的非纳米纤维素相比，由于ncc 的高纯度、高结晶度、高杨氏模量、高强度等特性，其在材料合成上展示出了极高的杨氏模量和强度等性能，加之其具有生物材料的轻质、可降解、生物相容及可再生等特性，使其在高性能复合材料中显示出巨大的应用前景[1-2]。ncc的表面含有大量的羟基，使得其表面易于化学改性从而赋予表面不同的特性。通过表面改性能够提高其在疏水性基质材料中的分散性，扩大了纳米纤维素的应用范围[3-6]。
2. 国内外研究现状分析
纤维素是自然界中最丰富且具有生物可降解性的天然高分子材料, 其强度高，热膨胀系数低，透光率高，是一种真正的可再生、环境友好、性能优越的新型材料。纤维素中含有的大量羟基能够与pva分子形成牢固的氢键缔合[12]，因此，纤维素是一种理想的 pva 水凝胶增强材料。然而较高的结晶度及分子间大量存在的氢键使纤维素不能熔化也极难溶于常规溶剂，这极大限制了纤维素的应用[13]。
近年来，超声波方法作为一个新兴的方法制备纳米纤维素得到了广泛的应用，利用空泡效应使纤维内部的空穴增长然后坍塌，分离出纳米级纤维素。陈文帅[14]等人，通过亚硫酸钠和氢氧化钾反复循环预处理木纤维和竹纤维然后再用超声破技术，并通过冷冻干燥法制备出了纳米纤维。但处理时间过长，周期要三天以上[15]。另外，目前国内外研究者主要用酶处理这一生物法纳米纤维素，不仅可以提高纳米纤维素质量和纯度，也可以减少化学用品的用量。
pva具有良好的水溶性、成膜性、黏接性，特别具有低毒性以及较高的生物相容性等优点，同时通过纳米纤维对其增强，改善pva的物理性能，改善了以往水凝胶的抗冲击性以及弹性差得缺点，作为医疗代用材料具有潜在的应用前景。最初，人们通过化学交联陈和辐射交联制得了强度较高的聚乙烯醇凝胶，但其含水率较低。后又采用真空脱水法[16]制得了高强度、高含水率的pva凝胶，但透明度差。2013年浙江农林大学吴强等[17]人通过冷冻－解冻的方法制备了纤维素纳米晶体－聚乙烯醇复合水凝胶。通过研究表明，cnc的加入可大幅提升pva水凝胶的力学性能；此外,cnc还促进了pva水凝胶的溶胀，缩短了溶胀平衡时间，使溶胀度增加。
3. 研究的基本内容与计划
(1)本研究采用原位化学氧化聚合法，加入掺杂剂 NaCl、十二烷基苯磺酸钠(DBSNa)，氧化剂 FeCl36H2O，在纤维素纳米晶表面吸附吡咯单体发生原位聚合反应，从而在纤维素纳米晶表层形成了聚吡咯导电层，制得纳米纤维素/聚吡咯/聚乙烯醇复合导电凝胶。分析该导电凝胶的微观形貌，化学官能团，结晶度和纳米纤维素水悬浮液浓度等性质对于胶体物理力学性能，透光度等影响规律。
(2)测试制得的纳米纤维素/聚吡咯/聚乙烯醇复合导电凝胶的导电性。4. 研究创新点
（1）目前国内关于纳米纤维素/聚吡咯复合材料的研究较少，本实验通过化学处理和机械处理提取出纤维素纳米纤维，并用原位化学氧化聚合法与吡咯复合，制备出了复合导电材料。
（2）聚吡咯纳米纤维素复合导电材料表现出核壳结构，纤维素纳米晶与聚吡咯间存在较强的相互作用力，有利于聚吡咯均匀地包覆纤维素纳米晶;有机掺杂剂( DBSNa)显著提高了复合体系的电化学容量。研究结果可为超级电容器的研究提供参考。
