、bl 5No 9 Sep.2010 中国科技论文在线 SCIENCEPAPER ONLINE 第5卷第9期 2010年9月 高强度多重网络导电聚合物复合水凝胶 戴庭阳,陆云 (南京大学化学化工学院高分子科学与工程系,配位化学国家重点实验室,南京210093) 摘要:将利用超分子自组装法制备的聚(3 乙撑二氧噻吩)一聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)水凝胶与聚丙烯酸0'AA) 水凝胶复合,制备兼具高力学强度和电化学活性PAA/PAA/PEDOT-PSS重网络(TN)水凝胶。对材料的机械性质、 微观结构、分子构象等进行研究,提出TN水凝胶的增强机理。在此基础上,将自身为半互穿网络 ̄PEDOT-PSS水凝 胶与电中性的聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶复合,制备具有较高机械强度 ̄PAAm/PEDOT-PSS特殊二重网络(sDN)水凝 胶,实现了导电聚合物水凝胶增强过程的简化。系统研究sDN水凝胶中各组分对其机械性质、微观结构等的影响,提 / ̄sDN水凝胶断裂过程中形成PEDOT碎片的特殊增强机理。 关键词:水凝胶;导电聚合物;多重网络;机械强度 中图分类号:0631.2 文献标志码:A 文章编号:1673—7180(2010)09—0692—7 High・-strength multi--network conducting polymer composite hydrogels Dai Tingyang,Lu Yun (Department ofPolymer Science andEngineering,State Key Laboratory ofCoordination chemistyr,School of Chemistry andChemicalEngineering,Nanjing University,Nanjing 210093,China) Abstract:Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)一poly(styrenesulfonate)(PEDOT-PSS)hydrogels,which ale synthesized via the supramolecular self-assembly method,are combined wiht poly(acrylic acid)(PAA)hydrogel to constmct PAA/PAA/PEDOT-PSS tirple-network(TN)hydrogels wiht enhanced mechanical srtength and electrical activity.The mechanical properties,microstrucmres and molecular conformations ale investigated,and a strengthening mechanism is proposed.As a development of he above sttudy,PEDOT-PSS hydrogels,which are semi—IPN hydrogels themselves,are combined wih neuttral poly(acrylamide)(PAAm)hydrogel to build PAAm/PEDOT-PSS special double・network(sDN) hydrogels.Such a work realizes the simpliifcation ofthe fabrication process ofhigh—s ̄ength conducting polymer hydrogels. The mechanical properties and mictostructures of the sDN hydrogels are researched systematically.A special strengthening mechanism,including the formation ofPEDOT clusters n ihe ftracture process,is described. Key words:hydrogels;conducting polymers;multi—network;mechanical strength 水凝胶是通过化学或物理交联而形成的含有大量 水的三维网络结构材料 ”。近年来,导电聚合物水凝胶 用的需N[31。解决这一问题的常用方法是将导电聚合物 与常规的水凝胶材料结合,使得到的导电复合水凝胶保 持常规水凝胶基体的机械性质 。然而,由于常规水凝 引起了人们极大的兴趣,并已被应用于传感器、电容器、 制动器、人造肌肉等领域[21。目前,这类材料存在的一 个明显问题就是其机械强度较低,远远不能满足实际应 收稿日期:2010—04-30 胶自身一般也并不具备很高的机械强度,复合过程还会 改变材料的物理性质,得到的复合水凝胶的机械强度往 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20974043/50773O30);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(200802840【Jl0) 作者简介:戴庭阳(1983一),男,博士研究生,主要研究方向:导电聚合物功能化 通信联系人:陆云,教授,主要研究方向:光电功能高分子,yunlu@nju.edu.cn 第5卷第9期 2010年9月 高强度多重网络导电聚合物复合水凝胶 693 往仍然较低p J。实现导电聚合物水凝胶的增强及功能化 仍然是一个非常具有挑战}生的课题,对材料的发展和应 用具有至关重要的意义。 近年来,凝胶化学家分别提出了3种水凝胶材料的 增强方法,即拓扑结构凝胶 J、纳米复合物凝胶l,J和多 重网络凝胶 。其中,多重网络凝胶本质上是一种复合 水凝胶,以高交联度的刚性的水凝胶基体为第一网络, 以低交联度的柔性的水凝胶材料为第二网络和/或第三 网络。对于二重网络(DN)凝胶,当复合水凝胶中柔性的 第二网络组分的含量达到刚性的第一网络的几倍至几 十倍时,材料表现出极高的断裂强度和较大的断裂应 变。目前公认的水凝胶增强机理与用橡胶颗粒增强的聚 合物材料类似:二重网络凝胶本质上是一种“互穿网络 型”凝胶。当在外力作用下,刚性的第一网络断裂时, 其临近断裂面能够被柔性的第二网络的分子链“桥连”。 此时,局部应力可以从柔性的第二网络有效传递到第一 网络的刚性碎片上,由此促进断裂能有效耗散,使材料 表现出优异的力学性能 J。 本课题组发现了利用多价阳离子和高分子链间的 超分子自组装制备导电聚合物水凝胶的新方法【J…。采用 这种方法制备的聚(3,4一乙撑二氧噻吩).聚苯乙烯磺酸 (PEDOT-PSS)水凝胶具有“半互穿网络”结构:PSS被 Fe 物理交联形成分子尺度三维网络,PEDOT组分被 包含在这种PSS的网络结构中。静置的反应条件致使材 料在纳米尺度发生相分离,根据机械性质的差异, PEDOT组分为较硬的一相,PSS组分为较软的一相。 笔者将上述利用超分子自组装法制备的PEDOT- PSS水凝胶先后与聚丙烯酸(PAA)水凝胶和聚丙烯酰胺 (PAAm)水凝胶复合,制备兼具高机械强度和电化学活 性的PAA/P!AA/PED0T_PSS三重网络(TN)水凝胶和 PAAm/PEDOT_Pss特殊二重网络(sDN)水凝胶。对复合 水凝胶的机械性质、分子构象、微观结构等进行研究, 并提出相应的增强机理。本工作的新颖之处在于将多重 网络凝胶的高机械强度和导电聚合物的电化学活性结 合起来,实现高强度水凝胶材料的功能化。 1实验部分 1.1 PAA AA伊ED0T-PSSTN水凝胶的制备 将含有1.5 mol/L丙烯酸(AA,单体)、0.09 mol/L N,N -亚甲基二丙烯酰胺(MBAA,交联剂)和 0.05 mmol/L过硫酸钾(KPS,引发剂)的水溶液在 80℃下密封反应6h,即得化学交联的PAA水凝胶,以 此作为第一网络。将尺寸为10 mm×10 mm×4 mm的 PAA水凝胶样品在含有6moVLAA、0.006mol/LMBAA 和0.2 mmol/L KPS的水溶液中浸泡平衡24 h。将表面残 留的溶液用滤纸小心拭去后,8O℃下密封反应6 h,即 完成了PAA第二网络的制备。将得到的PAA/PAA DN 水凝胶在含有0.48 mol/L 3,4.乙撑二氧噻吩单体(EDOT) 和0.1 mol/L聚苯乙烯磺 ̄(NaPSS,Mw=70000)的水溶 液中浸泡平衡24 h,将表面残留的液体用滤纸小心拭去 后,置于2mol/L Fe O3)y9H2O水溶液中室温静置反应 12 h,即完成了PEDOT-PSS第三网络的制备。最后, 将PAA/PAA/PEDOT-PSS TN水凝胶在大量蒸馏水中净 化平衡1周(每24h换1次水)。将制备第三网络时使 用的EDOT单体浓度改变为0.03 mol/L、0.06 mol/L、 0.12 mol/L、0.24 mol/L、0.36 mol/L,重复上述实验。 1.2 PA Am/PED0T-PSS sDN水凝胶的制备 将含有1 mol/L丙烯酰胺(AAm,单体)、0.05 mol/L MBAA(交联剂)和0.05 mmol/L KPS(引发剂)的水 溶液在80℃下密封反应6 h,即得化学交联的PAAm 水凝胶,以此作为第一网络。将尺寸为10 mm×10 1Tlrn x4 mm的PAAm水凝胶样品在含有不同浓度的EDOT (0.03 ̄0.48 mol/L) ̄NaPSS(0.1-4).5 mol/L)的水溶液中 浸泡平衡24 h,将表面残留的液体用滤纸小心拭去 后,置于2 mol/L Fe(NO3)s'9H2O水溶液中室温静置反 应12 h,即完成了PEDOT-PSS第二网络的制备。最后, 将PAAm/PEDOT-PSS sDN水凝胶在大量蒸馏水中净化 平衡1周。 1.3测试 水凝胶材料的机械性质通过测定压缩和拉伸2种模 式下的“应力一应变”曲线表征(1NSTRON 4466,Instron Co.,England)。采用压缩模式测量时,使用尺寸10 rlu-TlX 10mmx4ITtlTI的长方体样品,压缩形变速率为10 ̄/dmin。 采用拉伸模式测量时,使用尺寸20 mmx4 mmx3 mm的 长条状样品,拉伸形变速率为10%/min。压缩形变定义 为测试过程中样品厚度的变化量与原始厚度的比值;拉 伸形变定义为测试过程中样品长度的变化量与原始长 度的比值。应力定义为测试过程中施加的外力与垂直于 力方向样品面积的比值。 扫描电子显微镜(SEM)测试在Hitachi¥4800型扫描 电子显微镜上进行。 材料的电导率在室温下使用四探针法测试(RTS一8 4-point probes resistivity measurement system,Probes Tech.,China)。 拉曼(Raman)光谱测试在Bruker MultiRAM型傅里 叶变换拉曼光谱仪上进行,激发波长为1064 nFfl。为了 测量压缩形变前后水凝胶材料的Ramarl光谱变化,将 厚度为5 111111的样品置于2片石英片之间,调节石英片 694 中国科技论文在线SCIENCEPAPER ONLINE 第5卷第9期 2010年9月 间距在5 mill和1.5 nMTI间变化,使水凝胶样品发生压 缩形变。当样品形变量达到要求时,静置平衡2 h后进 行原位Raman光谱测试。 电化学实验在三电极系统中进行(Autolab PGSTAT 30,Ecochemie,Netherlands),以玻碳电极 (GCE,直径3 mm)为工作电极,铂丝为对电极,饱 和甘汞电极(SCE)为参比电极。在工作电极表面原位制 备水凝胶材料,使厚度约15 m的样品覆盖在电极表 面,即得修饰电极。 2结果与讨论 PAA AA,PED0T-PSSTN水凝胶以PAA水凝胶作 为第一网络和第二网络,交联密度 分别为6%和 0.1%(摩尔分数)。将用Fe抖物理交联得到的PEDOT-PSS 水凝胶作为第三网络引入后,得到的TN复合水凝胶表 现出优异的机械眭质:一块含水量约为90%(质量分数) 的TN水凝胶样品可以承受MPa级的压缩应力,压缩 应变可以达到75%以上(图1)。这与通常的用手压按 就会破碎的水凝胶材料截然不同。 ■■ d 量 t 图1具有优异力学性能的PAA/PAA/PEDOT-PSSTN水凝胶 Fig.1 PAA/PAA/PEDOT-PSSTNhydrogelwithexcellent mOchanical properties 图2(a)显示了压缩模式下测得的PAA单重网络 (SN)水凝胶、PAA/PAA DN水凝胶和PAA/PAA/ PEDOT-PSS TN水凝胶的应力一应变曲线。PAA SN和 PAA/PAA DN水凝胶分别在0.1]V[Pa和0.6 MPa的应 力下断裂;而PA A/PA A伊ED0T_PSS TN水凝胶可以承 受1.8 MPa的应力,这一数值是SN水凝胶的18倍, 是DN水凝胶的3倍。同时,TN水凝胶的断裂应变达 到了78%,这一数值也远比SN水凝胶和DN水凝胶 大得多(分别为37%和61%)。在拉伸模式下进行测试, PAA/PAA/PEDOT-PSS TN水凝胶的拉伸断裂强度为 0.041 MPa,断裂应变为89%;而PAA/PAADN水凝胶 在0.023MPa的应力和57%的应变下即发生断裂(图 2(b))。这说明,PEDOT-PSS第三网络的引入的确使水 凝胶材料得到了增强。 (a1压缩模式 (b)拉伸模式 图2 PAASN、PAA/PAADN和PAA/PAA/PEDOT-PSSTN水 凝胶的应力—应变曲线 Fig.2 Stress—strain curves forPAA SN,PAA/PAADN and PAA/PAA/PEDOT-PSS TN hydrogels PA A A A,PED0T.Pss TN水凝胶中导电组分的含 量可以方便地通过改变制备第三网络时使用的EDOT 单体浓度来调节。作为第三网络的PEDOT-PSS组分在 TN水凝胶干重中的质量分数可以从8.0%提高至 18.4%,此时,TN水凝胶的机械强度逐渐增大,且压缩 断裂应力始终大于1 MPa。另一方面,TN水凝胶的电 导率也随着PEDOT-PSS组分含量的增加而逐渐升高, 在104 S/cm到10。S/cm内变化。值得注意的是,当 PEDOT-PSS组分在干重中质量分数超过17%时,TN复 合水凝胶的电导率达到10 S/cm,与通过超分子自组装 得到的纯PEDOT-PSS水凝胶处于同一数量级。 用扫描电子显微镜观察PAA/PAA DN和PAA/PAA/ PEDOT-PSS TN水凝胶的微观结构。由电镜照片显示的 粗糙切面可知,尽管DN水凝胶的制备过程已经包含了 第5卷第9期 2010年9月 高强度多重网络导电聚合物复合水凝胶 695 两步聚合,DN水凝胶基体中仍然存在着大量的空隙(图 3(a))。比较之下,TN水凝胶具有更加紧密、均匀的微 观结构(图3(b)),说明作为第三网络的PEDOT-PSS水 凝胶顺利地在PAA/PAA DN水凝胶基体上生长,与PAA 组分相互缠绕,并充满了DN水凝胶中存在的空隙。这 种紧密、均匀的微观结构有利于局部应力在各组分间的 传递 一一 (a) (b) 图3水凝胶切面的扫描电镜照片 Fig.3 Scanning electron microscopy images ofthe cross sections offreeze—dfied 用Raman光谱对PA A/PAA厂PED0T_PSS TN水凝 胶受力形变前后的分子结构进行表征(图4)。光谱中 1 400 ̄1 500cm 的强吸收带对应于PEDOT分子链上噻 吩环内的C =C8对称伸缩振动_ J,当TN水凝胶被压 缩后,最大吸收峰由1 431 cm 红移至1 417 crn 。这 一测试结果说明,压缩形变过程使TN水凝胶中的 PEDOT从苯式结构向醌式结构转变,使PEDOT分子 链具有更加伸展的分子链构象 。这一现象为更好地理 解作为第三网络的PEDOT-PSS组分对水凝胶材料的增 强方式提供了实验依据。 = 号 七 蝮 图4 PAA/PAA/PEDOT-PSSTN水凝胶压缩前后的Raman光 谱(压缩形变70%) Fig.4 Raman spectra ofPAA/PAA/PEDOT-PSS TN hydrogel at its rfeestanding and compressive statse(Compressive strain 70%) 根据多重网络凝胶理论 和对上述实验结果的分 析,可以推测TN水凝胶的基本增强机理。物理交联的 PEDOT-PSS水凝胶作为第三网络充满了PAA/PAA DN 水凝胶内的空隙,并与PAA组分相互缠绕。当施加的 外力超过一个临界值时,刚性的PAA/PAA二重网络断 裂,材料中形成大量裂缝。此时,与PAA基体相互缠 绕的PEDOT-PSS组分能够“桥连”临近断裂面,并通 过自身分子链构象的变化促使局部应力转移到PAA断 裂面上,导致局部断裂能有效耗散,从而阻止裂缝进一 步扩大。简单地说,PEDOT-PSS组分通过将PAA/PAA 二重网络中形成的断裂面紧紧地连接在一起来实现材 料的增强,而这种连接增强作用的实现与TN水凝胶相 互缠绕的微观结构和导电组分可变的分子链构象是密 不可分的。 实验中,将PEDOT-PSS水凝胶作为第二网络直接 与PAA SN水凝胶结合,得到的具有互穿网络结构I 的复合水凝胶的压缩断裂应力为0.1 MPa,断裂应变为 39%,与PAA SN水凝胶相比,并没有表现出更高的机 械强度。这可能是因为作为基体材料的PAA自身是一 种阴离子聚电解质,在与PEDOT-PSS水凝胶复合时会 和PSS发生竞争作用,与PEDOT结合而在一定程度上 破坏了PEDOT-PSS网络的完整性。对于PAA水凝胶基 体,通过离子交联得到的PEDOT-PSS物理型水凝胶必 须作为第三网络引入才能实现水凝胶的增强。为了简化 高强度多重网络水凝胶的制备过程,将PAA水凝胶换 成了电巾眭的PAAm水凝胶。此时,将采用超分子自组 装法制备的PEDOT-PSS水凝胶怍为第二网络引人,就 可以得到具有较高机械强度的PAA ED0T.PSs sDN 复合水凝忮。 图5(a)显示了在0.1 mol/L PSS以及不同EDOT浓 度(0.03~0.48 mo ̄L)下制备的PAAm ED0T-PSS sDN 水凝胶的压缩应力—应变曲线,同时显示了PAAm SN 水凝胶的数据曲线。SN水凝胶在0.1 MPa的应力下即 发生断裂;而随着EDOT浓度的增加,sDN水凝胶的 断裂应力从0-3]VIPa逐渐提高至1.2 MPa。与断裂应力 的单调性升高不同,sDN水凝胶的压缩断裂应变先从 73%升高至86%,而当EDOT浓度人于0.12moI/L时, 断裂应变从86%降低至70%。另一方面,增加水凝胶 制备过程中的PSS浓度,sDN水凝胶的断裂应变明显提 高,并可达到90%以上,而断裂应力仍保持在1.2 MPa 以上(图5(b))。从以上测试结果可知,sDN水凝胶中 PEDOT组分含量决定了材料的的断裂应力,而PSS组 分含量的增加有利于断裂应变的提高。在拉伸模式下进 行测量,PAAm/I)EDOT_PSS sDN水凝胶也表现出更好 的机械陆质:在0.48 mol/LEDOT和0.5 mol/LPSS浓度 696 中国科技论文在线 SCIENCEPAPER ONLINE 第5卷第9期 2010年9月 下制备的sDN水凝胶的拉伸断裂强度为0.058 MPa,断 裂应变为139%;而PAAmSN水凝胶在0.007MPa的应 间和微孔(图6(a)),而在0.03 mol/LEDOT和0.1 mol/L PSS浓度下制备的sDN水凝胶具有紧密和均匀的微观 力和81%的应变下即发生断裂。 (b) 图5压缩模式下测得的应力一应变曲线:(a)PAAmSN水凝胶、 在0.1mol/LPSS和不同EIX)T浓度下制备的 PAAm ED0T_PSS sDN水凝胶;(b)在0.48mol/L EDOT和不 同PSS浓度下制备的PA Am伊ED0T_PSS sDN水凝胶 Fig.5(a)Compressive stress—strain curvesforPAAmSN hydrogel and Pc I ED()1 PSS sDN hydrogels prepared with 0.1 mol/LPSS and EDoT concentrations of0.03,O.06,0.12,0.24, O-36,0.48 mol/L,respecitvely;(b)Compressive stress—strain curvesforthe sDNhydrogelspreparedwith0.48mol/LEDOTand PSS concentrations of0.1,0.2,0.3,0.4,0.5 mol/L,respectively 与PAA/PAA/PEDOT-PSS TN水凝胶的情况类似, PAAm SN水凝胶基体的存在大量尺寸为3-1 0 m的空 结构(图6(b)),说明作为第二网络的PEDOT-PSS水凝 胶成功地在PAAm水凝胶基体上生长,与PAArn组分 相互缠绕,并填充了PAAm水凝胶中存在的空隙。当在 制备过程中使用更高的EDOT浓度以致EDOT/PSS物 质的量比超过1.0时,由于过量生成的PEDOT所产生 的体积排斥效应,sDN水凝胶中又会出现许多微孔(图 6(c))。当EDOT/PSS物质的量比达到4.8时,微孔的尺 寸增大至O.5 ̄2 m(图6(d))。增大材料制备过程中的 PSS浓度,sDN水凝胶中的微孔可以重新闭合(图6(e))。 当EDOT和PSS浓度分别为0.48mol/L和0.5mol/L时, sDN水凝胶重新获得紧密、均匀的微观结构(图6(0)。 通过对sDN水凝胶的应力一应变曲线和微观结构的系 统分析,可以发现,材料中重新出现微孔时(图6(c)) 使用的EDOT浓度与其断裂应变开始下降时(图5(a)) 对应的EDOT浓度正好吻合。因此,有理由推断,在高 EDOT浓度下sDN水凝胶断裂应变下降的原因就是材 料中形成了这些微米级dqL,致使局部应力容易聚集。 相应地,提高PSS浓度使微观结构转变为一种均匀结 构,这种结构有利于DN水凝胶体系机戡}生质的改善。 从以上分析可知,PAAm/PEDOT-PSS sDN水凝胶的优 化制备条件不仅应该包括较高的EDOT浓度,以确保水 凝胶具有较高的断裂强度,还必须保证EDOT/PSS的物 质的量比小于1.0,使材料具有紧密、均匀的微观结构 和理想的断裂应变。 (a)PAAmSN水凝胶 ㈣0.03mol/LEDOT和0.1 mol/LPSS 第5卷第9期 2010年9月 高强度多重网络导电聚合物复合水凝胶 697 (c)0.12 mol/L EDOT和0.1 mol/L PSS (d)0.48mol/LEDOT和0,1 mogLPSS (e)O.48mol/LEDOT和0.3moFLPSS (f)0.48mol/LEDOT和0.5mol/LPSS 图6 PAAm SN水凝胶(a)和不同反应物浓度下得到的 PAAm/PEDOT-PSS sDN 7 ̄ ̄Co—f1的扫描电镜照片 Fig.6 SEM images ofPAAm SN hydrogel and PAAm/PEDOT-PSS sDN hydrogel 与常规的DN水凝胶 小同,即使在作为第二网络 的PEDOT-PSS组分含量远低于作为第一网络的PAAm 基体时,PAAm/PED0T.PSS sDN水凝胶仍然表现出较 高的机械强度(如干重中PEDOT-PSS质量分数为21.3% 的sDN水凝胶的断裂强度达1.2 MPa)。珲论上,sDN 水凝胶中必然存在着尚未发现的与常规DN水凝胶不同 的附加增强机理。因为PEDOToPSS水凝胶自身就是一 种半互穿网络型凝胶,sDN水凝胶实际上由3种组分构 成:PAAm、PEDOT和PSS。在外力作用下,化学交联 的刚性的PAAm第一网络首先断裂。由于具有兀共轭的 分子结构,PEDOT的刚性要比PSS强的多,因此也更 容易在外力作用下断裂。所以,PAAm/PEDOT-PSS sDN 水凝胶在外力作用下的断裂过程实际上分为3步进行: PAAm首先断裂,其次是PEDOT,PSS最后断裂。PAAm 第一网络受力断裂后,如果外加应力进一步提高并达到 一个临界值时,PEDOT组分开始断裂,并会在PAAm 断裂面间的空隙内形成许多PEDOT碎片,这些碎片被 更加柔性的PSS分子链“桥连”(图7)。此时,局部应 力不仅可以从PSS分子链传递到PAAm断裂面上(这 一过程与常规DN水凝胶类似),还可以从PSS转移到 PEDOT碎片上。与常规的DN水凝胶相比,在sDN水 凝胶3步断裂过程的第2步中形成了PEDOT碎片,正 是这些PEDOT碎片有效地耗散了局部断裂能,从而使 材料得到额外的增强。这就是PAAm/PEDOT-PSS sDN 水凝胶的特殊增强机理。 图7 PAAm/PEDOT-PSS sDN水凝胶的特殊增强机理示意图 Fig.7 Schematic diagram ofa crack inside PAAm/PEDOT-PSS sDNhydrogels 3结论 笔者通过构筑多重网络的方法将PEDOT-PSS水凝 胶作为第三网络与PAA/PAA DN水凝胶基体复合,制 备了具有高机械强度的PAA/PAA/PEDOT-PSS TIN水凝 胶。TN水凝胶的压缩断裂强度达到了MPa量级,并保 持着导电聚合物组分的电化学活性。作为第三网络的 PEDOT-PSS水凝胶填充了PAA/PAA DN水凝胶基体的 空隙,与PAA组分相互缠绕。当PAA/PAA二重网络在 外力作用下断裂时,PEDOT-PSS组分可以将临近断裂 698 中国科技论文在线SCIENCEPAPER ONLINE 第5卷第9期 2010年9月 面连接起来,通过改变自身的分子链构象有效耗散局部 ifgure-of-eightcrosslinks .AdvMat 2001,l3(7):485-487. [7]Haraguchi l(,Takeshita T Nanocomposite hydrogels:aunique organic-norig ̄c network slrucllam with extraordinary Hlech caL 断裂能,从而使TN水凝胶表现出较高的机械强度。在 此基础上,将PEDOT-PSS水凝胶作为第二网络与电中 性的PAAm水凝胶复合,制备了PAAm/PEDOT-PSS o cal,and swelling/de-swellingla'opertis阴.AdvMateer,2002,14(16): l12 1124. sDN水凝胶。PEDOT组分的含量决定了材料的的断裂 应力,而PSS组分含量的增加有利于材料断裂应变的 提高。根据实验结果和DN水凝胶理论,提出了在sDN 水凝胶3步断裂过程中形成PEDOT碎片的特殊增强 [8]Gong J Katsuyama Kurokawa eta1.Double-networkhydrogels with extremelyhighmechanical曲lg 阴.AdvMa缸2003,1504): l155一l158. [9】Nakajima Furukawa}{,Tanaka eta1.True ch ̄tical SlructBre of double network hydrogels『J1.Macromolecules,2009,42(6):2184- 机理。 [参考文 ̄](References) [1】1 Terech E Weiss RG Low molceularH gelators ofoiganic madthepropertiesoftheirgels叨.ChemRev,1997,97(8):3133—3159. 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