水凝膠作為高分子材料檢測領(lǐng)域中的產(chǎn)品，憑借著良好的生物相容性、物化性能、高吸水性、高保水性等特質(zhì)，正逐漸被組織工程、生物醫(yī)藥、軟電子等行業(yè)開發(fā)應(yīng)用，尤其是在生物醫(yī)藥材料方面，水凝膠作為藥物載體、組織粘合劑、傷口輔料等得到了良好的應(yīng)用。

一、什么是水凝膠

      水凝膠是以水為分散介質(zhì)的凝膠，是網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分子中引入一部分疏水基團(tuán)和親水殘基，親水殘基與水分子結(jié)合，將水分子連接在網(wǎng)狀內(nèi)部，而疏水殘基遇水膨脹的一種交聯(lián)聚合物。作為一種具有三維高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料，水凝膠性質(zhì)柔軟，但能保持一定的形狀且能吸收大量的水。

二、水凝膠的應(yīng)用和分類

      憑借著高吸水、高保水的材料特性，水凝膠被廣泛用于多種領(lǐng)域，如干旱地區(qū)的抗旱，化妝品中的面膜，醫(yī)學(xué)臨床的退熱貼、鎮(zhèn)痛貼，建筑中的結(jié)露防止劑、調(diào)濕劑，石油化工中的堵水調(diào)劑、原油或成品油的脫水劑，礦業(yè)中的抑塵劑，食品中的保鮮劑、增稠劑，醫(yī)療中的藥物載體，農(nóng)業(yè)中的農(nóng)用薄膜等。但值得注意的是，不同的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該選用不同的高分子原料以滿足不同的應(yīng)用需求，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，水凝膠可分為以下類型：

1、網(wǎng)絡(luò)鍵合

     根據(jù)網(wǎng)絡(luò)鍵合的不同，水凝膠可分為物理凝膠和化學(xué)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，經(jīng)過加熱凝膠可轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤?，所以也被稱為假凝膠或熱可逆凝膠；而化學(xué)凝膠則是由化學(xué)鍵交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡(luò)聚合物，又稱為真凝膠。

2、折疊大小形狀

     根據(jù)大小形狀的不同，水凝膠有宏觀凝膠與微觀凝膠(微球)之分，根據(jù)形狀的不同，宏觀凝膠又可分為柱狀、多孔海綿狀、纖維狀、膜狀、球狀等；微觀凝膠（微球）也有微米級及納米級之分。

3、外界刺激

     根據(jù)對外界刺激的響應(yīng)情況，水凝膠可分為傳統(tǒng)的水凝膠和環(huán)境敏感的水凝膠兩大類。傳統(tǒng)的水凝膠對環(huán)境的變化如溫度或pH等的變化不敏感；而環(huán)境敏感的水凝膠則是一種自身能感知外界環(huán)境(如溫度、pH、光、電、壓力等)微小的變化或刺激，并能產(chǎn)生相應(yīng)的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)變化以至突變的一類高分子凝膠。

4、合成材料

     根據(jù)合成材料的不同，水凝膠又分為合成高分子水凝膠和天然高分子水凝膠。天然高分子水凝膠由于具有更好的生物相容性、對環(huán)境的敏感性以及豐富的來源和低廉的價(jià)格，正在引起越來越多的關(guān)注和應(yīng)用，但同時(shí)天然高分子材料也具有穩(wěn)定性較差，易降解等缺點(diǎn)。

三、水凝膠的力學(xué)性能檢驗(yàn)

      水凝膠作為進(jìn)入生物醫(yī)藥級別的材料，在設(shè)計(jì)和使用前必然要經(jīng)過嚴(yán)格的性能評估檢測，水凝膠的性能檢驗(yàn)內(nèi)容包含物理特性、生物特性、化學(xué)特性等，其中物理力學(xué)性能是水凝膠這樣的高分子材料一項(xiàng)非常重要的性能指標(biāo)。

      水凝膠的力學(xué)性能一般以彈性模量來表征。材料在彈性形變過程中，應(yīng)力與應(yīng)變之間的比例關(guān)系就是彈性模量，彈性模量是主要的力學(xué)表征參數(shù)，彈性模量越大，材料越不容易發(fā)生形變。目前測量水凝膠彈性模量的方法并不固定，主要有拉伸法、壓縮法和壓痕法等幾類，可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的試驗(yàn)方法。

      以拉伸法為例，拉伸法是在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)溫度、速度和濕度的條件下，利用電子萬能試驗(yàn)機(jī)對樣品施加沿縱軸方向的靜態(tài)拉伸負(fù)荷，直至樣品被拉斷，在此過程中設(shè)備會自動(dòng)生成樣品形變的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，通過應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以得到拉伸強(qiáng)度、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力以及拉伸彈性模量等。

      科準(zhǔn)測控微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單易用等特點(diǎn)，可應(yīng)用于拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離、撕裂等測力試驗(yàn)。主機(jī)中橫梁采用高精度的導(dǎo)桿導(dǎo)向，具有很高的剛性和良好的線性運(yùn)動(dòng)特性。選配不同量程的載荷傳感器可以為小到微米級的纖維，大到滿載的結(jié)構(gòu)件等試樣提供精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)。此外，豐富的夾具工裝、變形測量等附件，幾乎可以滿足客戶所有需求。配套的靈活易用的訂制軟件，使用戶試驗(yàn)過程更加輕松。試驗(yàn)解決方案涵蓋塑料、金屬、汽車工業(yè)、建筑材料、紡織品、紙與紙板、食品和包裝、復(fù)合材料等。

微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)

水凝膠拉伸測試與夾具

      除了力學(xué)性能以外，水凝膠的檢測項(xiàng)目還有抗菌試驗(yàn)、細(xì)胞毒性試驗(yàn)、流變性檢測、光學(xué)檢測等，通過層層檢測，可以幫助我們了解和反映產(chǎn)品的性能特點(diǎn)，為水凝膠在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和使用提供技術(shù)支撐，進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)品優(yōu)化升級，促進(jìn)水凝膠行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，而這也是科準(zhǔn)測控作為材料力學(xué)性能測試解決方案供應(yīng)商的使命和職責(zé)所在。