自愈合水凝胶材料毕业论文

张立同从事航空航天高温陶瓷及其复合材料研究，在氮化硅结合碳化硅、自增韧碳化硅、定向自生共晶硼化物复合材料、硅炭氮纳米吸波材料以及连续纤维增韧钡长石复相玻璃陶瓷复合材料等方面均取得新突破。特别在连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料及其制造技术方面，打破国际封锁，建立了具有中国自主知识产权的制造技术与设备体系。 1980年，在张立同的科研理论指导下，中国首次采用铜川上店土型壳材料铸造成功了第一批高精度、低粗糙度的斯贝低压一级无余量空心导向叶片。新铸叶片的尺寸精度及内部质量与国际著名的罗罗发动机公司的斯贝发动机叶片相当，表面粗糙度还略低于英国叶片。斯贝发动机的引进，使张立同的研究进入到向国际先进行列看齐的新阶段。 张立同主持研究的“无余量熔模铸造技术”，不仅将中国的熔模铸造水平推向了国际先进行列，而且还为发展中国新型发动机复杂内腔叶片及薄壁复杂整体构件奠定了理论和工艺基础。铜川上店土型壳材料，也被正式命名为“中华高岭土型壳材料”。 2000年和2008年先后创建超高温结构复合材料国防重点实验室和陶瓷基复合材料工程中心，为中国陶瓷基复合材料研究与工程转化搭建平台，工程化成果广泛用于航空航天领域，并向民用领域拓展。 张立同合著专著二部，授权国家发明专利50余项，发表SCI和EI收录论文400余篇。 专著 序号名称出版源年份备注1自愈合陶瓷基复合材料制备与应用基础化学工业出版社2015张立同编著2纤维增韧碳化硅陶瓷复合材料 模拟、表征与设计化学工业出版社2009张立同主编3复合材料手册化学工业出版社2009益小苏 ，张立同主编4近净形熔模精密铸造理论与实践国防工业出版社2007张立同参编5中国材料工程大典 第10卷 复合材料工程化学工业出版社2005益小苏 ，张立同主编期刊论文 序号名称出版源年份作者1化学气相渗透制备SiC_w/SiC层状结构陶瓷科学通报2015成来飞，张立同等2SiC_w/SiC层状结构陶瓷的制备及其应用中国材料进展2015解玉鹏，成来飞，张立同等3碳/碳化硅复合材料摩擦磨损性能分析航空材料学报2005张亚妮，徐永东，张立同等4碳陶刹车材料的研究进展航空制造技术2014徐兴亚，张立同，范尚武等5吸波型SiC陶瓷材料的研究进展航空制造技术2014张亚君，殷小玮，张立同6化学气相沉积层状BCx/SiC涂层自愈合机制复合材料学报2013张伟华，成来飞，张立同等7Si-B-C陶瓷涂敷2D C/SiC复合材料的抗氧化性能复合材料学报2013左新章，张立同等8液硅渗透法制备Ti3SiC2改性C/C-SiC复合材料复合材料学报2012范晓孟，殷小玮，张立同等9新型碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展航空制造技术2003张立同，成来飞，徐永东10高温透波材料研究进展航空材料学报2003韩桂芳，陈照峰，张立同等11连续纤维增韧陶瓷基复合材料可持续发展战略探讨复合材料学报2007张立同，成来飞12陶瓷基复合材料在火箭发动机上的应用固体火箭技术2000邹武，张康助，张立同13连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料研究硅酸盐学报2002徐永东，成来飞，张立同14CVI法制备连续纤维增韧陶瓷基复合材料硅酸盐学报1995徐永东，张立同，成来飞15高温陶瓷基复合材料制备工艺的研究材料工程2000肖鹏，徐永东，张立同16CVI法制备三维碳纤维增韧碳化硅复合材料硅酸盐学报1996徐永东，张立同等17层状Ti3SiC2陶瓷的组织结构及力学性能复合材料学报2002李世波，王东，张立同等18高温结构陶瓷材料的设计准则硅酸盐通报1997徐永东，张立同，韩金探 张立同培养博、硕研究生近百名，获国家教学成果二等奖1项。 据中国科学技术信息研究所、国家工程技术数字研究馆信息：1995年至2004年期间，张立同共培养8名学生获得博士学位，基本情况如下 ：【曾庆丰】 学位类别：博士；授予学位日期 2004年04月01日； 授予学位单位：西北工业大学；学位论文：C/SiC复合材料优化设计【邹武】 学位类别：博士；授予学位日期 2001年11月01日； 授予学位单位：西北工业大学；学位论文：三维编织C/SiC复合材料的制备及其性能研究【殷小玮】 学位类别：博士；授予学位日期 2001年03月01日； 授予学位单位：西北工业大学；学位论文：3DC/SiC复合材料的环境氧化行为【肖鹏】 学位类别：博士；授予学位日期 2001年10月01日； 授予学位单位：西北工业大学；学位论文：CSCVI法制备C/SiC的过程特征及其模拟【王汝敏】 学位类别：博士；授予学位日期 1991年12月01日； 授予学位单位：西北工业大学；学位论文：改性双马来酰亚胺树脂基体研究【刘晓辉】 学位类别：博士；授予学位日期 1997年12月01日； 授予学位单位：西北工业大学；学位论文：高抗冲复合材料的研究【成来飞】 学位类别：博士；授予学位日期 1997年12月01日； 授予学位单位：西北工业大学；学位论文：1650℃长寿命碳/碳复合材料防氧化涂层研究【杨觉明】 学位类别：博士；授予学位日期 1995年09月01日； 授予学位单位：西北工业大学；学位论文：用溶胶凝胶法制备热强BAS玻璃陶瓷的工艺理论基础及其材料性能研究

作者 | 张晴丹

你能想象克的“绳子”可以提起5公斤重的物体吗？

没开玩笑，这是科研人员创造出的一种力学性能惊人的新材料。它不但具有很好的拉伸性能，拉伸长度能达600%，而且还非常坚韧。

近日，美国北卡罗来纳州立大学Dickey实验室博士后王美香以第一作者的身份，在Nature Materials上发表论文，介绍了这款新材料。它属于离子液体凝胶的一种，在抗拉伸性能和韧性上创造了这类材料的最高纪录，也展现出比水凝胶更广阔的应用前景。

评审专家之一、麻省理工学院教授赵选贺认为，“这些透明的离子液体凝胶具有非常坚韧的机械性能，而且最大的亮点是制作简单，易于使用。”

1+1 10，凝胶界的“佼佼者”

“通常凝胶的机械性能很弱，比如豆腐。但在自然界中也有例外，比如人体内的软骨。一些研究人员一直在努力制造坚韧的凝胶，这启发了我们。”论文共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学Dickey实验室负责人Michael D. Dickey告诉《中国科学报》。

此次创造出的离子液体凝胶含有超过60%的离子液体，主要包含丙烯酸和丙烯酰胺两种物质，前者是用于婴儿尿不湿吸水的主要材料，后者是用于隐形眼镜的主要材料。最后，混合材料兼具了聚丙烯酰胺和聚丙烯酸离子液体凝胶的优点，实现了1+1 10的效果。

王美香介绍，新材料透明度达90%以上，其内部的聚合物网络微结构使凝胶拥有极高的力学性能，可拉伸而且非常坚韧。拉伸的长度能达600%，模量有约50个兆帕，断裂强度约有13个兆帕。这是目前离子液体凝胶界的最高纪录。

论文中展示的是用克的离子液体凝胶材料，轻松提起1公斤重量的物体。事实上提起5公斤的重量也不在话下，但因实验室没有5公斤的标准件，他们后来用5公斤的水桶做了实验，材料本身不会有任何破损。

离子液体这个溶剂本身不挥发，且具有很高的热稳定性和导电性。因此，创造出的这款离子液体凝胶具有广阔的应用前景。“可用于电池、传感器、3D打印、致动器和柔性电子设备等。”Michael D. Dickey说。

可穿戴柔性电子器件是当下科学研究的热门之一，要同时满足可弯折、扭曲、拉伸等需求，所以对材料的要求极高。以往做展示用的较多的是传统柔性材料——水凝胶，但水凝胶稳定性是个大问题，长期暴露在空气中会导致水分蒸发、性能受损。

“离子液体凝胶完全可以替代水凝胶在可穿戴柔性电子器件上的应用。首先它很稳定不挥发，不需要任何包覆；其次具有高导电性，不需要额外添加导电介质；可穿戴设备往往需要大变形，离子液体凝胶还可以用来开发应变传感器。”王美香说，“还有一点，它具有自愈合和形状记忆的特性。”

一步法轻松做成

长期以来，在凝胶材料领域最火的，非水凝胶莫属。

实际上，水凝胶在生活中已相当常见。比如，隐形眼镜、果冻、龟苓膏等都是水凝胶的“产物”。自62年前水凝胶横空出世，科研人员便绞尽脑汁地挖掘其力学性能，涌现了无数重大成果。

但同为凝胶材料，离子液体凝胶领域的研究则发展较慢。例如力学性能研究还是一块空白，很难把它的力学性能做到与高强度水凝胶相媲美的程度。

在这篇论文发表之前，合成高强度离子液体凝胶的方法并不易。为了提高材料的力学性能，一些研究人员采用多步法或者溶剂交换，整个过程耗时长、成本高，而且浪费资源。

挑战不可能，这是科研工作者骨子里的基因，恰好离子液体这个溶剂的“72般变化”也让王美香着迷。

“顾名思义，水凝胶用的溶剂只有一种，就是水，而离子液体凝胶用的溶剂是离子液体，有成千上万种，这正是它的魅力所在。”王美香对《中国科学报》说。离子液体在室温下是一种液态的熔融盐，里面含有正离子和负离子，只要熔融盐里的正负离子不一样，就可以实现离子液体的千变万化。

研究选材是从聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的单体开始。

最初，王美香把两种材料分开来做。当把丙烯酰胺融到离子液体后，产生的凝胶跟她预想的完全不一样，不透明、发白，就像晒干的面条一样特别脆，一碰就断。随后她又试了丙烯酸，做出来的凝胶则超级软，透明度达到百分百。

完全就是两种极端！这让她无比兴奋，如果把三者混在一起，会擦出什么样的火花呢？

“把丙烯酰胺和丙烯酸融到离子液体里，再加入引发剂和交联剂，然后混匀，用高功率紫外灯照射，3分钟就能制作出论文中这种新型混合材料。”王美香说，“就是这么简单。”

一步法就这样诞生了！它为离子液体凝胶研究开启了新世界的大门。

为实验蓄能，把理论变为现实

王美香在西安交通大学读博期间，就一直从事水凝胶研究。但她看到了离子液体凝胶材料的巨大潜力，因此萌生了调整研究方向的想法。

2018年12月，王美香从西安交通大学获得材料科学与工程博士学位后，进入北卡罗来纳州立大学Dickey实验室做博士后，主要致力于高机械性能凝胶材料的设计和制备，以及研究其在可穿戴柔性电子器件、全固态电池以及超级电容器、传感器和驱动器等领域的应用。

在新的平台，王美香也顺利转换到新赛道，开始离子液体凝胶材料研究。

但是，王美香刚进入北卡罗来纳州立大学，新冠疫情就来了，一下打乱了研究计划，学校封闭，无法进入实验室。

她便利用这段时间查阅文献，为实验蓄能。在家“闭关”三个月后，终于等来复工的消息。王美香便一头扎进实验里，每天在实验室待八个小时，把实验过程中看到的现象记录下来，晚上回家查资料来分析这些现象的成因。

幸运的是，这项工作从始至终都比较顺利，这篇论文投给期刊也很快被接收。并且，评审专家都对该成果给了很高的评价。

“接下来，我们将会做应用方面的拓展，想把离子液体凝胶与3D打印技术相结合，用于开发新型柔性机器人。”王美香说。

参与这项研究的一共有9位作者，其中华人学者就有4位。除了王美香，另外3位分别是论文共同通讯作者、西安交通大学教授胡建，西安交通大学硕士生张鹏尧，以及美国内布拉斯加州大学林肯分校研究助理教授钱文。

问题一：壳聚糖是什么 甲壳质又名甲壳素，壳多糖，触丁质，是一种天然氨基多糖高分子物质，分子式为(C8H13NO5)N，分子量在一百万左右，化学名称为(1，4)聚-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡聚糖，性质稳定，具有良好的生物可降解性和相容性，毒性极小(LD50 16g/kg)，且来源广泛.它是自然界罕见的带正电荷纤维结构化合物，不溶于水，在酸性水溶液中产生水合作用而逐渐溶胀形成球状胶囊， pH增大时转变为线形，同时粘度增大，可溶于浓盐酸，硫酸，硝酸中，发生裂解，聚合度降低，如在浓盐酸中加热100摄氏度可分解为D-胺基葡糖，在浓硫酸中可产生磺酸酯化反应，得到肝素样作用物质，与浓硝酸则产生硝化甲壳质.在稀碱中不溶，在浓碱(>40%氢氧化钠或氢氧化钾)中加热可使分子中乙酰基脱去65%-95%.在氯仿，乙醇等不溶，可溶于浓HAC，甲酸，石酒酸等.不同原料和制备方法不同，产品理化性质(溶解度，分子量，乙酰基含量，比旋度，粘度)有一定差异.甲壳质在虾，蟹，龙虾甲壳中含量较高(约含10%-30%)，其为1000-2000个1，4连接-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡糖(C8H13NO5)N的直接聚合物，分子量100-200万，N2含量。 问题二：什么是壳聚糖？ 壳聚糖是甲壳质经脱乙酰反应后的产品,脱乙酰基程度()决定了大分子链上胺基(NH2)含量的多少,而且增加,由于胺基质子化而使壳聚糖在稀酸溶液中带电基团增多,聚电解质电荷密度增加,其结果必将导致其结构,性质和性能上的变化,至今壳聚糖稀溶液性质方面的研究都忽略了值对方程的影响.VANDUM等人曾研究了不同离子强度对壳聚糖在稀溶液中的分子尺寸和粘度的影响.结果认为离子强度不同会改变无规线团的膨胀度进而改变分子尺寸和特性粘度,通过对不同壳聚糖进行MARK-HOUWINK方程常数的测定,结果表明K,A值随值的变化.从而由MARK-HOUWINK方程常数K,A有规律地依赖于壳聚糖的脱乙酰度而变化,而且在相同分子量时,随着脱乙酰度的增加,壳聚糖在稀溶液中分子尺寸,特性粘度和扩张因子等增加,而特性比和空间位阻因子随着脱乙酰度的增加而减少.从而在适用范围内的任意一个壳聚糖样品通过比较简单的特性粘度测量,即可计算其平均分子量,从而可积累一些基础数据用于进一步的研究工作.由于壳聚糖和甲壳质具有高化学反应活性并且易于被一些化学试剂修饰,因此这方面的研究工作进行的较多,也取得了可喜的成果.从而通过各种方法对壳聚糖进行了性质改良.国外通过冰冻氢氧化钠-十二烷基硫酸钠系统的简单步骤制备成功了烷基-CHITIN纤维.烷基化产生了各种不同链长和体容度的烷基卤素化合物,对水或甲酸的亲合性的增加,这种亲合性的增加是由于部分分子晶体结构破坏而产生的.核磁共振的研究表明C6位置上的羟基优于C3位置被取代.同时也制备了烷基-CHITIN纤维和薄膜.这种亲合性质的改善,在以后的壳聚糖应用中有良好的价值.另外还制备出了壳聚糖多孔小珠,对重金属有螯合作用,也可以用于生物材料的固定化反应.通过碘化卤化制备了壳聚糖移植共聚物.卤化与碘化的方法主要进行壳聚糖功能集团的改造,其中碘化条件温和,并可以产生各种反应的前体.该反应易于发生在C6位值上,另外用于制备阳离子移植共聚物.其反应条件在室温和紫外光308NM处进行.对壳聚糖各种功能集团的改造还包括制备羟基壳聚糖.目前国内用甲醛和乙酸酐为交联剂,制备了以壳聚糖为母体的壳聚糖凝胶LCM-X(LCM1,LCM2).并对其性质进行研究.国内外关于壳聚糖凝胶的研究及应用报导较少.该论文对此进行了探索.制备LCM-X既不溶于水,稀酸和碱溶液,也不溶于一般的有机溶剂,但是LCM-X是具有活性基团(NH2)的凝胶,并且具有较好的机械强度和化学性质稳定性等优良性能且不需特殊处理,即带有活性基团(NH2),以及其母体几丁质资源丰富,价格低廉,是一种很有应用前景的生物多聚物.但是由于目前尚未找到适宜的分散剂,致使LCM-X未能形成颗粒化的产品,应用受限制.这一点有待于进一步研究解决.国内外对水凝胶的方面的研究很重视,开发新的水凝胶资源是主要的任务之一,水凝胶具有优良的生物相容性,抗凝血性,吸水溶胀性和良好的光学性能.在固定化酶,细胞分离,蛋白制备,缓释药物,较接触旋的制造以及人工脏器的研究中具有重要的作用.但是目前在国内外见详细的报导有关壳聚糖水凝胶性质的研究,国内仅对水凝胶的初步性质进行了探索,结果认为水凝胶以甲醇为成胶介质凝胶的吸胀性最强,交链度与壳聚糖水凝胶的RV值成反比.关于壳聚糖凝胶的研究有待于进一步开展.壳聚糖的生物相容性良好，在生物医学及制药等方面的应用极其广泛，可用作烧伤敷料及伤口愈合剂，包扎纱布用壳聚糖处理后，伤口愈合速度可提高75％。用壳聚糖制成的可吸收性手术缝线，机械强度高，可长期贮存，能用常......>> 问题三：壳聚糖有什么功能？ 壳聚糖的生物相容性良好，在生物医学及制药等方面的应用极其广泛，可用作烧伤敷料及伤口愈合剂，包扎纱布用壳聚糖处理后，伤口愈合速度可提高75％。用壳聚糖制成的可吸收性手术缝线，机械强度高，可长期贮存，能用常规方法消毒，可染色，可掺入药剂，能被组织降解吸收，免除患者拆线的痛苦。壳聚糖能抑制胃酸和溃疡，具有降解胆固醇及三甘油脂的作用。肝素是一种带有磺酸基、羧基的极有效的抗凝血剂，硫酸酯化的壳聚糖在结构上与肝素相似，这种类肝素衍生物一般具有相当甚至超过肝素活性，为提供合成廉价的抗凝血剂提供了有效的途径。此外，壳聚糖还可用于制作人工肾透析膜和隐形眼镜。由壳聚糖制备出的微胶囊，是一种生物降解型的高分子膜材料，是优良且极具发展前途的医用缓释体系 此外，壳聚糖在食品上可用作保鲜膜。将其水溶液涂于果蔬表面，可人为在果蔬表面形成一个低氧高二氧化碳的密闭环境，抑制果蔬呼吸，同时抑菌繁殖，提高果蔬光泽度，提高果树的感官品质。 问题四：壳聚糖的功效是什么？ 给你介绍一下清大卫仕壳聚糖吧，别的咱不了解，不乱说。 产品简介: 壳聚糖能妨碍脂类的消化吸收，促进胆固醇的转化，升高高密度脂蛋白和降低低密度脂蛋白，增加外围组织胆固醇向肝脏的转移，有效降低胆固醇的浓度。胰岛素的活性与人体内的PH值有关，若PH值上升，则胰岛素的活性上升30%。壳聚糖能有效调节人体内酸碱平衡，提高胰岛素的活性；同时壳聚糖还能调节内分泌系统，使胰岛素分泌正常，从而起到降低血糖的作用。 产品说明: 清大卫仕壳聚糖胶囊具有免疫强化、抑制衰老、预防疾病、促进疾病痊愈、调节人体生理机能等多种功能。 一补：补充人体必需的生命要素 壳聚糖是继蛋白质、脂肪、糖、维生素、矿物质五大主要营养要素之后人体所必需的第六生命要素。 三调：调节免疫，调节PH值，调节内分泌 临床实验表明，壳聚糖能增强吞噬细胞、自然杀伤细胞(NK细胞)、细胞因子活化细胞(LAK细胞)的活性，促进白介素Ⅰ、Ⅱ的生成，增加血清溶血素的含量。调节人体酸碱平衡，将人体的非健康酸性体质调节成弱碱性健康状态。调节植物神经系统和内分泌系统，促进男、女性激素的分泌，从而增强机体活力，恢复青春，延缓衰老。 三排：排除有害胆固醇，排除重金属，排除体内毒素 神奇的“电粉”能吸附体内的毒素和有害的重金属离子随代谢排出体外。特别是对儿童铅中毒、水果蔬菜的农药污染，有防治作用。 三降：降血脂、降血糖、降血压 壳聚糖能妨碍脂类的消化吸收，促进胆固醇的转化，升高高密度脂蛋白和降低低密度脂蛋白，增加外围组织胆固醇向肝脏的转移，有效降低胆固醇的浓度。胰岛素的活性与人体内的PH值有关，若PH值上升，则胰岛素的活性上升30%。壳聚糖能有效调节人体内酸碱平衡，提高胰岛素的活性；同时壳聚糖还能调节内分泌系统，使胰岛素分泌正常，从而起到降低血糖的作用。 现代医学研究认为，血压升高与人体内氯离子含量升高有关。壳聚糖被分解后基本单位能与氯离子结合并排出体外，使体内氯离子水平降低，使血管紧张素Ⅱ形成减少，体内缓激肽增加，血管扩张，起到降压作用。并且壳聚糖能减轻降血压西药的副作用，加强其它的功效，起协同作用。 三抑：抑制癌细胞防止癌症的复发 抑制癌症的转移 抑制癌毒素 无癌变的正常细胞表面电荷处于动态平衡，而癌变的非正常细胞表面带有更多的负电荷，形成细胞表面电荷失平衡，使细胞之间粘附力下降，组织遭破坏。壳聚糖是带正电荷的阳离子集团，能吸附到癌变的细胞表面，并使电荷中和，从而抑制癌细胞的生长。 壳聚糖具有和血管内皮细胞表面粘附分子附着的特性，可封锁肿瘤细胞对血管内皮细胞的粘附和移动，并抑制癌组织毛细血管内皮细胞的生成，防止癌组织向周围的扩散，从而起到抑制和防止肿瘤扩展和转移的作用。 清大卫仕壳聚糖临床功效 (一)防治心脑血管疾病 壳聚糖的治疗机理为活化血管细胞，使血管恢复弹性，并修复破损的血管壁；同时还可以有效降低血液粘度，加速血液流通。调节血脂和血压 (二)抑制癌细胞的活性，防止癌细胞扩散转移 1、全面提升人体免疫力； 2、杜绝癌细胞的养分供应； 3、减少癌细胞代谢产生的酸性废弃物； 4、减少癌细胞向周围释放各种酶。 (三)调节血糖 1、壳聚糖能促进胰岛β细胞分泌胰岛素； 2、壳聚糖能调节PH值到弱碱性，提高胰岛素利用率； 3、壳聚糖能活化肝脏机能,保证糖元储备。 (四)保肝护肝 壳聚糖，可活化肝脏机能，增强醛脱氢酶的活力。对急慢性肝炎、酒精肝均有良好效果，并且能够预防肝硬化。可促使产生肝炎病毒抗体，提高疗效......>> 问题五：壳聚糖是什么? 是一种甲壳素的加工产物，是一种常用的食品添加剂 具有一些生理活性，起到一些保健作用 问题六：壳聚糖是什么，有什么功效 壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰反应后的产物，是自然界中发现的唯一带正电荷的碱性多糖体，也是一种含有氨基的带阳离子的天然高分子动物食物纤维，具有调节人体酸碱平衡，营养、活化、修复细胞，提升人体自愈力，可以吸附并排出人体内各种病原物质。 问题七：请问壳聚糖的成份是什么？哪个牌子比较好 壳聚糖是甲壳素降解物，取自虾蟹外壳或者头足，对人体降三高和保肝护肝很有帮助，牌子呢，有好多，我服用的是蓝湾的，因为这个牌子的壳聚糖脱乙酰度高，质量也好，虽然价格不怎么低，但是效果真的很好，钱再贵也贵不过生命啊、、、、 问题八：壳聚糖有什么功效？哪个牌子好 壳聚糖是天然的高分子动物食物纤维，有很强的吸附能力，能吸附体内毒素、多余的脂肪糖分等，能够辅助调节高血脂、高血压、高血糖和痛风，壳聚糖质量标准看它的脱乙酰度，脱乙酰度越高的质量越好，福建有家企业蓝l湾科技做的壳聚糖质量不错。