文献类型：期刊文章

作　　者：赵姣[1] 孙少妮[1] 姜春胜[2] 孙丽丽[1] 曹学飞[1]

Zhao Jiao;Sun Shaoni;Jiang Chunsheng;Sun Lili;Cao Xuefei(School of Materials Science and Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China;Hebei Province Advanced Paper-Based Functional Materials Technology Innovation Center,Sinolight Special Fiber Materials Co.,Ltd.,Langfang 065001,Hebei,China)

机构地区：[1]北京林业大学材料科学与技术学院,北京100083 [2]中轻特种纤维材料有限公司河北省先进纸基功能材料技术创新中心,河北廊坊065001

出　　处：《北京林业大学学报》

基　　金：国家自然科学基金项目(32071717)。

年　　份：2025

卷　　号：47

期　　号：6

起止页码：152-161

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2023、核心刊

摘　　要：【目的】水凝胶在生物传感器、伤口敷料、组织工程、药物控释和超级电容器等领域具有广泛应用前景。然而,传统聚乙烯醇(PVA)水凝胶功能较为单一且缺乏自修复能力,这在一定程度上限制了其应用范围。因此,赋予PVA水凝胶多刺激响应性和自修复能力,对于拓展其应用领域至关重要。【方法】通过在PVA中引入纤维素纳米晶(CNC)和硼酸酯键,并结合冻融处理,制备一种具有优异力学性能和多刺激响应行为的自修复PVA/CNC/四硼酸钠水凝胶(PCBs)。【结果】(1)CNC和四硼酸钠的加入可显著提高PCBs的力学性能。当PVA/CNC/四硼酸钠的质量比为10∶1.5∶1(PCB_(0.1))时,PCB_(0.1)的抗拉强度是纯PVA水凝胶的4.4倍,且该凝胶具有良好的自修复能力,PCB_(0.1)的自修复效率达90%以上。(2)PCB_(0.1)具有多刺激响应行为。在温度、pH等外部环境刺激下,PCB_(0.1)表现出良好的可逆凝胶-溶胶转化特性。(3)当PCB_(0.1)的拉伸率从60%提高到220%时,PCB_(0.1)的光学性质发生显著变化,偏光下该凝胶的干涉色从蓝色逐渐变为绿色、黄色、红色和紫色。(4)PCB_(0.1)具有良好的离子响应性,对SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)表现出敏感性。【结论】通过简单共混PVA、纤维素纳米晶(CNC)和四硼酸钠,并结合冻融处理,成功制备了一种具有多刺激响应行为和自修复能力的PVA/CNC/四硼酸钠水凝胶。该水凝胶具有制备工艺简便、成本低廉、力学强度高和响应性能优异等优点,在多功能传感器和防伪材料领域展现出广阔的应用前景。

关 键 词：聚乙烯醇(PVA)  水凝胶 纤维素纳米晶(CNC)  冻融 自修复材料 多刺激响应行为  多功能水凝胶  

分 类 号：TQ317.3] S216.2]