銀納米水凝膠文獻(xiàn)綜述(共9頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上北京化工大學(xué)北方學(xué)院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY（ 2014 ）屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述題目： 銀納米水凝膠的制備及表征 學(xué)院： 化工與材料工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)： 應(yīng)用化學(xué) 學(xué)號(hào)： 姓名： 李晴 指導(dǎo)老師： 馮獻(xiàn)起 顧明廣 教研室主任（負(fù)責(zé)人）： 顧明廣 2014 年 5 月17 日專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè) 文獻(xiàn)綜述前 言本人畢業(yè)設(shè)計(jì)的論題為銀納米水凝膠的制備及表征。水凝膠的開(kāi)發(fā)與研究也是探索智能材料的一個(gè)重要方向，銀納米水凝膠特殊性能也成了眾多學(xué)者重點(diǎn)研究對(duì)象；大量的文獻(xiàn)對(duì)銀納米粒子及

2、其水凝膠的制備方法做出了介紹，并深入的研究了納米銀粒子的引入對(duì)水凝膠性能的影響；本文將在學(xué)習(xí)其研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)銀納米水凝膠的制備及表征等方向做進(jìn)一步的研究探索。本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)銀納米水凝膠的研究成果，借鑒他們的成功經(jīng)驗(yàn)，在銀納米水凝膠研究中作出新的探索實(shí)驗(yàn)，這些文獻(xiàn)給本文很大的參考價(jià)值。本文主要查閱近幾年有關(guān)銀納米及水凝膠方向研究的期刊文獻(xiàn)。靈敏材料，是能夠感覺(jué)到環(huán)境或者它們自身狀態(tài)變化，根據(jù)已有的目標(biāo)作出判斷，然后改變其功能的材料。作為靈敏材料最重要的一個(gè)分支，形狀記憶材料包括形狀記憶合金，形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物。1941年，Vernon首次提出形狀記憶的概念，然而，直到196

3、0s，將交叉鏈?zhǔn)骄垡蚁┯糜谥谱鞲邷厥湛s管和膠片時(shí)，人們才認(rèn)識(shí)到形狀記憶的重要性。1980s后期開(kāi)始，主要致力于對(duì)形狀記憶聚合物開(kāi)發(fā)，1990s得到加速發(fā)展，僅在過(guò)去5-10年當(dāng)中，就取得有重大意義的進(jìn)展1。眾所周知，金屬納米材料在力學(xué)、光學(xué)、催化以及熱學(xué)和電學(xué)等多方面，相對(duì)于傳統(tǒng)材料而言，有著特殊性能，成為最具研究?jī)r(jià)值的功能材料。水凝膠是一種能夠溶脹于水中，而不會(huì)溶解的大分子聚合物，有較好的生物相容性和機(jī)械性能，在生物醫(yī)學(xué)、形狀記憶等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的銀離子有著很強(qiáng)的殺菌性能，而納米銀殺菌能力遠(yuǎn)大于銀離子。納米銀可作為復(fù)合材料的填充物，如將納米銀添加到氧化硅薄膜，度有此膜的玻璃便會(huì)

4、具有光致發(fā)光性；添加納米銀的水凝膠，增加水凝膠的抗菌性等。所以，研究銀納米水凝膠的特殊性能，也成了功能材料研究與開(kāi)發(fā)的重要課題。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者在此做出了重大貢獻(xiàn)。1、 國(guó)內(nèi)研究綜述1.1銀納米粒子研究概況李世林等2采用化學(xué)還原的方法，以硼氫化鈉為還原劑還原硝酸銀制備銀納米溶膠，討論了影響納米米粒子穩(wěn)定性因素：電位絕對(duì)值隨時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，溫度和攪拌速度的影響則相反；粒徑大小只與攪拌速度有關(guān)，攪拌速度越快粒徑越??；而升高溫度、加快攪拌速度都會(huì)提高其穩(wěn)定性。朱純陽(yáng)等3通過(guò)膠體溶液制備法，用硼氫化鈉還原硝酸銀，無(wú)塵濾紙吸附制得銀納米粒子，并通過(guò)加入不同濃度的熒光素鈉，進(jìn)行了熒光測(cè)定，證明了

5、銀納米膠體溶液對(duì)熒光具有增強(qiáng)效應(yīng)。1.2銀納米水凝膠研究概況楊立群等4采用硼氫化鈉還原法還原硝酸銀，制備納米銀粉，將銀納米分散到卡波母液中制備含納米銀的水凝膠，并對(duì)其進(jìn)行了大腸桿菌和葡萄球菌的抑菌測(cè)試，發(fā)現(xiàn)凝膠具有抗菌效果。潘育松等5采用冷凍-解凍循環(huán)處理的方法，制備PVA水凝膠，并研究了不同條件下水凝膠的力學(xué)性能和溶脹性能，發(fā)現(xiàn)凝膠的拉伸強(qiáng)度隨其濃度、冷凍-解凍循環(huán)次數(shù)的增加表現(xiàn)出不斷加強(qiáng)的趨勢(shì)；溶脹性能與溶脹介質(zhì)表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)。范士軍等6以N,N-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）為交聯(lián)劑，過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，使得丙烯酰胺首先形成丙烯酰胺預(yù)聚體，結(jié)合水合肼還原硝酸銀得到的銀溶膠，分散到PVA溶液中，

6、采用物理交聯(lián)法，經(jīng)冷凍-解凍循環(huán)處理，得到不溶于水的穩(wěn)定地Ag/PAM-PVA水凝膠。以大腸桿菌為模型，對(duì)Ag/PAM-PVA水凝膠的抗菌性能進(jìn)行檢測(cè)，證明該了凝膠具有抗菌性。范士軍等7在A(yíng)g/PAM-PVA水凝膠研究基礎(chǔ)上，繼續(xù)探索，同樣采用物理交聯(lián)法制得Ag/PVA-PVA水凝膠，測(cè)試并分析了以大腸桿菌為代表的抗菌原理，研究發(fā)現(xiàn)銀納米凝膠有明顯的抗菌性主要是納米銀的作用。馮軍強(qiáng)等8采用單寧酸和碳酸鈉還原制備銀溶膠，分散到PVA為溶膠中，裝模靜置后得到Ag/PVA凝膠復(fù)合膜，并進(jìn)一步討論了不同Ag含量時(shí)，復(fù)合膜的電學(xué)性能特征，發(fā)現(xiàn)材料的電阻率和擊穿強(qiáng)度隨銀含量的增加表現(xiàn)出先增大而后減小的趨勢(shì)

7、，銀納米的引入，改善了PVA的電學(xué)特性。2.國(guó)外研究綜述2.1 PVA水凝膠研究概況Haijun Yu 等9通過(guò)檸檬酸三鈉還原硝酸銀制得穩(wěn)定的銀溶膠，PVA-PVP溶液滴加到制備好的銀溶膠中，采用冷凍-解凍循環(huán)處理，得到Ag/PVA-PVP水凝膠，并對(duì)凝膠進(jìn)行了進(jìn)一步的表征。以大腸桿菌和葡萄球菌為模型，分析驗(yàn)證了Ag/PVA-PVP水凝膠的抗菌性能。Jian-He Yang等10研究了以PVA為基質(zhì)的rGO/PVA復(fù)合材料，采用溶劑澆鑄法制備rGO/PVA膜，并表征了不同GO濃度條件下復(fù)合材料的性能。Z. H. Mbhele等11研究了銀納米粒子對(duì)于聚乙烯醇凝膠性能的影響，通過(guò)硼氫化鈉還原硫酸

8、銀制備銀溶膠，并將其混合到聚乙烯醇溶液中得到平均粒徑為5nm 的PVA-Ag水凝膠，并研究討論了PVA-Ag復(fù)合凝膠的機(jī)械性能和彈性特征，發(fā)現(xiàn)PVA基質(zhì)中引入銀納米粒子，會(huì)使PVA熱學(xué)和機(jī)械性能發(fā)生顯著變化；納米復(fù)合膜表現(xiàn)出變形性能。Suman Mahendia等12通過(guò)化學(xué)還原法制備銀納米粒子，攪拌狀態(tài)下將硝酸銀溶液滴加到冷的硼氫化鈉溶液中，而后滴加一定濃度的PVP（分散劑），將銀溶膠與PVA溶液混合得到PVA-Ag納米復(fù)合材料，此方法得到的納米銀平均粒徑約為11±3nm。作者進(jìn)一步探究了不同銀含量復(fù)合材料的介電性能，證實(shí)納米銀粒子的填充，不僅能夠增強(qiáng)PVA的傳導(dǎo)性，而且，由于電荷

9、轉(zhuǎn)移復(fù)合物的形成，表現(xiàn)出PVA基質(zhì)的電子極化和固有介電異向性。Jian-Tao Zhang等13通過(guò)N-異丙基丙烯酰胺(NIPA)、在PVA溶液交聯(lián)的N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)自由基聚合，制備PVA/PNIPA semi-IPN（半互穿聚合網(wǎng)絡(luò)）水凝膠。研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)速度非?？欤畛湮飳?duì)于聚合速率沒(méi)有影響。收縮動(dòng)力學(xué)表明，與傳統(tǒng)的PNIPA水凝膠相比，semi-IPN水凝膠響應(yīng)速度更快，而且PVA含量越高響應(yīng)速度越快；研究成纖維細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，所有的IPN水凝膠均沒(méi)有毒性，為此類(lèi)材料可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。Gheorghe Fundueanu等14通過(guò)PVA和戊二醛懸浮交聯(lián)的方

10、法制備熱敏型、PH敏感型PVA微球體，研究發(fā)現(xiàn)，這種PVA微球體隨體積密度的增加，表現(xiàn)出更為緊密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且，高度的保水性表明嵌入N-異丙基丙烯酰胺和羥甲基丙烯酸共聚物(poly(NIPAAm-co-HMAAm)的數(shù)量增加能夠增加微球體的親水性；實(shí)驗(yàn)證明，PH敏感群（-COOH）的引入，并不會(huì)改變水凝膠的想轉(zhuǎn)變溫度；通過(guò)靜電作用載入藥物后熱敏性能不會(huì)消失，藥物釋放通過(guò)基質(zhì)的溶脹和消溶完成，并不會(huì)破壞藥物與-COOH群間的離子鍵。Xingjie Zan等15通過(guò)氧等離子體處理、紫外引發(fā)接枝聚合及化學(xué)接枝等方法進(jìn)行多步反應(yīng)，以PVA水凝膠薄層基質(zhì)作為還原反應(yīng)器，制備可靠的、生物降解性的PLLA

11、-PVA銀納米水凝膠，為制備具有協(xié)調(diào)性能的多功能膜材料提供了一種通用的途徑；實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，物理交聯(lián)的PVA嵌入納米銀粒子在PLLA（聚乳酸）表面能夠進(jìn)行有效的修飾，銀納米粒子嵌入使得PLLA-PVA水凝膠具有良好的抗菌性，并能有效的抑制細(xì)胞粘附。2.2 其他水凝膠研究概況Y. Murali Mohan等16提出了一種新的銀納米水凝膠的制備方法，以異丙基丙烯酰胺（NIPAM）和丙烯酸鈉（SA）為載體，過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑，N,N-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA)和四甲基乙二胺(TEMED)發(fā)生自由基聚合，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水凝膠；此類(lèi)凝膠充分溶脹后，交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)作為納米粒子反應(yīng)器。將溶脹后的凝膠浸于硝酸銀溶液中

12、，得到含銀離子的水凝膠，再浸于硼氫化鈉溶液，還原銀離子銀，最終得到粒徑約為3nm的銀納米水凝膠。并進(jìn)一步驗(yàn)證了此法制備的銀納米水凝膠的良好抗菌性能。Nadia Baït等17采用傳統(tǒng)的自由基聚合方法制備水凝膠作為壓敏型膠黏劑，通過(guò)共聚單體（丙烯酰胺和甲基丙烯酸羥乙酯）、交聯(lián)劑（N,N-亞甲基雙丙烯酰胺）和引發(fā)劑（過(guò)硫酸鉀）水溶液分別進(jìn)行核磁共振及流變性/粘性實(shí)驗(yàn)，在上述溶液中添加膠乳，制備憎水凝膠納米復(fù)合材料；該水凝膠納米復(fù)合材料在具有膠黏作用可吸附大量的賦型劑，而不會(huì)失去粘合特性或彈性。Bastien Léger,等18通過(guò)釕納米粒子催化劑填充到超分子環(huán)糊精水凝膠基質(zhì)中，

13、闡述體溫調(diào)節(jié)的催化過(guò)程，系統(tǒng)的重復(fù)使用性；超分子環(huán)糊精基水凝膠室溫下穩(wěn)定存在，高溫下活化；水凝膠中穩(wěn)定的釕納米催化劑可以通過(guò)樣品的相分離法重新獲得并回收。You Feng Yue等19將衣康酸二辛酯、丙烯酰胺、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、在含有十二烷基硫酸鈉、艷佳固（引發(fā)劑）的溶液中進(jìn)行自由基聚合，制備PDGI/PAAm凝膠；將凝膠浸于丙烯酸（AAc）、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、艷佳固溶液中至達(dá)到平衡，聚丙烯酸與聚丙烯酰胺形成一種互穿網(wǎng)絡(luò)，最終得到光子水凝膠（PDGI/PAAmPAAc)。研究發(fā)現(xiàn)這是一種機(jī)械能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溫度、PH及應(yīng)力/應(yīng)變響應(yīng)的光子水凝膠，并且由于水凝膠中軟質(zhì)層聚丙烯酸

14、和聚丙烯酰胺鍵的結(jié)合-斷裂，使其表現(xiàn)出良好的熱致變色性。Jui-Yang Lai等20研究多孔凝膠作為細(xì)胞層載體的傳輸系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)冷凍干燥法得到的凝膠在體內(nèi)外兼容效果最好，在眼的前段組織沒(méi)有擠壓的前提下具有最好的溶脹特性，這種生降解型凝膠能夠促進(jìn)細(xì)胞層間的轉(zhuǎn)換避免外來(lái)載體在體內(nèi)長(zhǎng)期存在。結(jié) 論通過(guò)以上文獻(xiàn)綜述，不難發(fā)現(xiàn)：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，智能材料的研究在世界范圍內(nèi)已引起眾多科學(xué)工作者的密切關(guān)注。對(duì)于水凝膠的研究，除了傳統(tǒng)的自由基聚合方法，國(guó)內(nèi)學(xué)者常常分兩步走-制備納米粒子，將粒子分散到凝膠基質(zhì)中；而國(guó)外學(xué)者則將凝膠基質(zhì)作為納米粒子的反應(yīng)器，相對(duì)來(lái)說(shuō)制備的納米粒子粒徑較小，并且不用考慮納

15、米粒子生成后發(fā)生團(tuán)聚的現(xiàn)象。智能水凝膠作為新型功能高分子，能對(duì)外界環(huán)境刺激如溫度、溶劑、PH、磁場(chǎng)、電場(chǎng)等能感知并做出響應(yīng)，而且，納米銀粒子的引入使其具有抗菌性，水凝膠已經(jīng)廣泛應(yīng)用于分子器件、調(diào)光材料等領(lǐng)域，特別是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，做藥物釋放載體。形狀記憶聚合物代表了一類(lèi)典型的聚合物材料，具有多樣的化學(xué)組成、機(jī)械性能、及力學(xué)響應(yīng)。對(duì)形狀記憶聚合物的研究已有半個(gè)世紀(jì)，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、機(jī)理和原理、可行性刺激、有效機(jī)能、相關(guān)的應(yīng)用等領(lǐng)域，已經(jīng)建立了相對(duì)較完整的研究框架，近10年關(guān)于形狀記憶聚合物出版物數(shù)量明顯增加，這也表明形狀記憶聚合物已成為國(guó)內(nèi)外科研工作者的重要研究課題，不管是學(xué)術(shù)研究還是實(shí)際應(yīng)用都受到越

16、來(lái)越多人的關(guān)注。參考文獻(xiàn)1Jinlian Hu,Yong Zhu, et al.Recent advances in shape-memory polymers: Structure, mechanism,functionality,modeling and applicationsJ.Progress in Polymer Science ,2012,37:1720 1763.2李世琳,毛健等.納米銀溶膠穩(wěn)定性的影響機(jī)制研究J.稀有金屬材料與工程，2008，37(8)：1436-1439.3朱純陽(yáng)，賀軍輝.納米銀膠體顆粒制備新方法及其熒光增強(qiáng)效應(yīng)研究J.影像科學(xué)與光化學(xué)，2008，26(6)

17、：474-479.4楊立群，林凱城等.含納米銀的抗菌水凝膠研究J.中山大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2011，50(6)：58-61.5潘育松，熊黨生，陳曉林，聚乙烯醇水凝膠的制備及性能J，高分子材料科學(xué)與工程，2007，23：228-231.6范士軍，唐群委等.Ag/PAM/PVA水凝膠的合成及性能研究J.廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2008，47：101-103.7范士軍，唐群委等.Ag/PVP/PVA抗菌水凝膠的制備及性能J.高分子材料科學(xué)與工程，2009，25（11）：149-151.8馮軍強(qiáng)，徐曼等.Ag/PVA納米聚合物基復(fù)合材料的制備及其電性能研究J.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào).2004，24（6）

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