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)不同的分類標準，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)槿芤海砸脖环Q為假凝膠或熱可逆凝膠；而化學凝膠則是由化學鍵交聯(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格，正在引起越來越多的關(guān)注和應(yīng)用，但同時天然高分子材料也具有穩(wěn)定性較差，易降解等缺點。

三、水凝膠的力學性能檢驗

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

      水凝膠的力學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)實際情況選擇合適的試驗方法。

      以拉伸法為例，拉伸法是在規(guī)定的實驗溫度、速度和濕度的條件下，利用電子萬能試驗機對樣品施加沿縱軸方向的靜態(tài)拉伸負荷，直至樣品被拉斷，在此過程中設(shè)備會自動生成樣品形變的應(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。

      科準測控微機控制電子萬能試驗機具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單易用等特點，可應(yīng)用于拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離、撕裂等測力試驗。主機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動特性。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，使用戶試驗過程更加輕松。試驗解決方案涵蓋塑料、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。

微機控制電子萬能試驗機

水凝膠拉伸測試與夾具

      除了力學性能以外，水凝膠的檢測項目還有抗菌試驗、細胞毒性試驗、流變性檢測、光學檢測等，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，為水凝膠在各個領(lǐng)域應(yīng)用的生產(chǎn)、設(shè)計和使用提供技術(shù)支撐，進一步推進產(chǎn)品優(yōu)化升級，促進水凝膠行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，而這也是科準測控作為材料力學性能測試解決方案供應(yīng)商的使命和職責所在。