摘要：双网络水凝胶(Double Network Hydrogels)是两个互穿或半穿三维网络组成的聚合物材料,其独特的对比互穿网络结构和可调节的网络交联方式克服了单网络水凝胶在力学性能上的障碍,并以其良好的机械、抗溶胀、自修复等力学性能而被广泛地应用于组织工程、智能传感器、离子吸附等领域。然而,现有技术存在合成步骤繁多、制备条件复杂以及使用有毒有害的化学交联等问题,限制了双网络水凝胶的大规模生产应用。因此,近年来对双网络水凝胶的改性研究受到了越来越多的关注,科研工作者主要围绕如何提高双网络水凝胶的力学性能开展了一系列结构修饰研究,旨在扩宽其在各个领域的应用。本文综述了双网络水凝胶的种类,详细介绍了不同的水凝胶的制备方法、结构和独特性能。重点针对改善其机械性能、抗溶胀性能和自修复性能等力学性能的改性研究进行了分析,旨在突破双网络水凝胶目前的局限性,为其未来的发展提供思路和方向。

摘要：双网络(DN)水凝胶是互穿网络水凝胶的一种特殊情况,由刚 性的第一网络和柔性的第二网络构成,两种网络的协同作用使得DN水凝 胶具有优良的机械性能。DN水凝胶所具有较高的机械强度、韧性、模量 等使得其研究更加广泛,近年来双网络水凝胶取得了很大的研究进展,不 仅解决了传统水凝胶脆弱易碎的问题,更扩大了水凝胶的应用范围,且部 分DN水凝胶具有自愈性能,在一定程度上延长了水凝胶的使用寿命。该 研究比较了DN水凝胶的交联方式(化学交联、物理/化学交联、双重物理 交联),归纳了DN水凝胶的形成机制,从动态共价相互作用和非共价作用 两方面综述了DN水凝胶的自愈机制,为智能型DN水凝胶的设计及应用提 供了思路。

摘要：水凝胶材料具有独特的仿生结构、性能及生物相容性,在可穿戴应变传感器中的应用越来越广泛。然而,制备出具有良好的力学性能和高电导率的水凝胶传感器仍然是一项很大的挑战。本文通过简单的两步法,制备了完全物理交联的、高强度和敏感性的聚丙烯酸-Al_(3+)/壳聚糖复合双网络水凝胶传感器。首先将壳聚糖(CS)、聚丙烯酸(PAA)和离子交联剂Al_(3+)在水中物理混合为预凝胶,然后用预凝胶进行无机盐溶液浸泡而制备出所提出的水凝胶传感器。所得的离子水凝胶传感器显示出优异的力学性能(抗拉强度高达765.4 kPa,断裂伸长率至1025%,韧性为4.13 MJ/m^(3))。同时,基于该水凝胶应变传感器表现出较出色的拉伸灵敏度(灵敏因子约为1.54),使其能够重复稳定地检测人体大应变和微小应变。因此,通过金属盐的作用引入物理交联网络可以提高水凝胶的性能,为多功能材料的设计及在电子皮肤、可穿戴设备和生物传感器上的应用提供了新的视角。

摘要：双网络水凝胶（DN凝胶）是由具有很强的结构非对称性的两种聚合物形成的特殊的聚合物互穿网络。相对于单一聚合物网络（sN凝胶）而言，DN凝胶的机械强度和韧性都有惊人的提高，其拉伸断裂应力和断裂应变分别能达到1～10MPa和1000％-2000％、韧性（撕裂能）可以达到10^2～10^3J·m^-2。DN凝胶性能的提高，主要是由强对称结构的第一重网络（刚而脆）与第二重网络（软而韧）相互缠结和互穿的结果。对DN凝胶断裂过程和增韧本质的理解是设计下一代具有理想机械性能的DN凝胶的关键所在。一些DN凝胶表现出大的滞后、屈服、细颈和软化现象，而这些现象用经典的Lake—Thomas断裂理论是没有办法解释的。根据DN凝胶的滞后和细颈等实验现象，Brown和Tanaka等提出了“破坏区”理论来解释DN凝胶超乎寻常的高韧性。最近，龚剑萍等提出的“牺牲键”理论也已经很好地应用于设计和制备具有新型微纳米结构的高韧性DN凝胶。本文着重阐释了DN凝胶的增韧机理，总结了这一领域的最新研究成果，并讨论各种因素对凝胶韧性的影响，最后对DN凝胶增韧机理存在的问题和研究方向进行了展望。

摘要：双网络水凝胶是由两种不同性质的聚合物形成的互穿网络,第一层为紧密交联的刚而脆聚电解质网络,第二层为松散交联的软而韧中性网络。双网络水凝胶具有极高的机械强度和韧性,甚至可以与橡胶相媲美。其中,刚而脆聚电解质网络为双网络水凝胶提供了"牺牲键",起到分散外界应力的作用;而软而韧的中性聚合物填补于刚性网络中,为双网络水凝胶提供了支架,保持水凝胶外形。基于上述机理,研究者设计合成了具有高强度、良好生物相容性、低摩擦和低磨损等特性的双网络水凝胶。着重讨论了不同体系双网络水凝胶的力学性能和增强机理,并展望了双网络水凝胶研究前景。

摘要：针对传统的双网络(DN)水凝胶由于缺乏有效的动态交联机制,从而很难同时实现高强度和自愈合性能的问题。文中设计制备了具有双物理网络的水凝胶聚丙烯酸co丙烯酰胺/明胶(PAA-co-PAM/Gelatin),在所制备的凝胶中,聚丙烯酸co丙烯酰胺分子链以氢键交联作为第一网络,明胶通过分子链螺旋化交联作为第二网络。分别考察了不同丙烯酸丙烯酰胺浓度及明胶含量对DN凝胶的力学性能和自修复性能的影响。实验结果表明:当丙烯酸丙烯酰胺总浓度为5 mol·L-1,明胶的质量分数为30%时,制备的水凝胶性能最佳,其弹性模量可达361.8 kPa,断裂强度和断裂伸长率分别为605.3 kPa和835%,冲击强度和耗散能分别为4.26 MJ·m^-3和806.5 kJ·m^-3,自修复效率大于70%。所制备的PAA-co-PAM/Gelatin凝胶兼具良好的力学强度和自愈合性能,能够在4 h内快速修复表面划痕。