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    研發團隊專利技術基礎材料

    水凝膠及其運用

    發布時間:2020-08-18



    水凝膠——21世紀最具有產業潛力的功能性膜材料

    水凝膠(Hydrogel)是一種發展迅速的新型功能高分析材料,是一種具有高吸水性能的親水性材料,性質柔軟,能保持一定的形狀的同時吸收大量的水。在聚合物水凝膠的網絡結構中往往含有親水基團或親水的鏈段,它們在水環境中能夠與水結合,但是由于交聯網絡的存在阻止了水凝膠在水中的溶解,使得其顯著的溶脹但卻不溶于水。

    我們日常生活中的許多物品都具有水凝膠的特性,從軟性隱形眼鏡、避孕套到一次性尿布。發膠、牙膏和植物水晶體都是用水凝膠制成的。海藻酸鈉水凝膠與蘆薈結合的傷口敷料可以保持傷口濕潤并促進細胞再生。

    水凝膠根據水凝膠網絡鍵合不同,可分為物理凝膠和化學凝膠。物理凝膠是通過物理作用力如靜電作用、氫鍵、鏈的纏繞等形成的,這種凝膠是非永久性的,通過加熱凝膠可轉變為溶液,所以也被稱為假凝膠或熱可逆凝膠。許多天然高分子在常溫下呈穩定的凝膠態,如k2型角叉菜膠、瓊脂等;在合成聚合物中,聚乙烯醇(PVA)是一典型的例子,經過冰凍融化處理,可得到在60℃以下穩定的水凝膠。化學凝膠是由化學鍵交聯形成的三維網絡聚合物,是永久性的,又稱為真凝膠。

    作為一種高吸水高保水材料,水凝膠被廣泛用于多種領域,如:干旱地區的抗旱,在化妝品中的面膜、退熱貼、鎮痛貼、 農用薄膜、建筑中的結露防止劑、調濕劑、石油化工中的堵水調劑,原油或成品油的脫水,在礦業中的抑塵劑,食品中的保鮮劑、增稠劑,醫療中的藥物載體等。因此與石墨烯一起被譽為21世紀最具有產業潛力的功能性膜材料。

    在生物醫學方面,水凝膠具有強大滲透力,被視為細胞的理想繁衍地,在生物醫學及組織工程中具有廣泛的應用。水凝膠材料可作為創傷敷料直接用于與人體組織接觸,防止體外微生物感染和體液損失,并能傳輸養份到傷口促進傷口愈合。目前水凝膠比較普遍的應用主要是小兒退熱貼。



    在農業方面,水凝膠作為保水劑主要應用在種子包衣、抗旱保水、化肥緩釋等方面。使用保水劑可以抑制土壤水分蒸發、提高土壤飽和含水量、降低土壤飽和導水率、降低土壤釋水率、提高葉片保水率等功效。對土溫升降有緩沖作用,具有良好的土壤保溫性,可利用吸收的水分保持部分白天光照的熱能,用以調節夜間溫度,使晝夜溫差變幅減小。因保水劑具有吸持和保蓄水分的作用,故可在一定程度上減少可溶性養分的淋溶損失,其與化肥、農藥混用可起到增效緩釋的作用。




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