水凝胶力学性能强化及典型应用研究进展

摘要

水凝胶在生物医学、脑机接口、传感器、制动器等高科技领域具有广泛的应用前景。然而，水凝胶在面对不同应用环境时仍存在力学性能上的挑战，包括易发生拉伸断裂、塑性变形以及疲劳破坏等问题，这严重限制了其应用范围。为了增强水凝胶的力学性能以适应不同的工作条件，本研究对当前不同组分水凝胶所具备的力学性能以及多种力学强化水凝胶的典型应用进行了综述。首先，对水凝胶的成分构成进行了介绍，包括天然聚合物水凝胶和合成聚合物水凝胶等。进而，通过系统总结不同水凝胶的力学特性和强化方式，深入剖析了抗拉强度、黏接强度和疲劳阈值等力学性能的优化途径。最后，指明了具有优秀力学性能水凝胶相应的应用场景，并对未来的发展方向进行了展望。本综述提供了水凝胶力学性能提升的多元化视角和解决方案，为设计特定需求的新型水凝胶材料提供了科学指导。

关键词

水凝胶 / 力学性能 / 组成成分 / 应用场景

基金资助

国家重点研发计划项目(No.2022YFB3205400); 国家自然科学基金资助项目(No.52275570); 重庆市自然科学基础研究项目(No.cstc2021jcyj-msxmX0801); 陕西省科技新星项目(No.2023KJXX-001)