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基于紫甘蓝色素的智能凝胶材料及其甲醛变色研究

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日用化学工业（中英文） 2024年第2期54卷 196-200页

作者：白剑芸贲倩岑田晶潘浩孟庆华上海希望树生物科技有限公司上海200241 上海交通大学化学化工学院上海200240

通过溶剂提取紫甘蓝中的花青苷色素(CabAn),在该色素化学结构的基础上,利用其质子化互变异构形成pH响应变色的特点,设计其与羟胺盐组合为超分子探针,通过甲醛与羟胺盐反应释放质子,而该质子则与花青苷的青绿色醌式体结合转化为紫红色吡... 详细信息

通过溶剂提取紫甘蓝中的花青苷色素(CabAn),在该色素化学结构的基础上,利用其质子化互变异构形成pH响应变色的特点,设计其与羟胺盐组合为超分子探针,通过甲醛与羟胺盐反应释放质子,而该质子则与花青苷的青绿色醌式体结合转化为紫红色吡喃鎓式,从而实现甲醛变色功能,并将超分子探针溶于琼脂制备成智能凝胶(CabAn_HA@Agar),按照国际照明委员会基于CIELab颜色空间定义色差的方法来测量计算甲醛浓度。

关键词：紫甘蓝智能凝胶甲醛超分子探针

Hg^(2+)响应型智能凝胶检测光栅的构建与性能

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化工进展 2023年第8期42卷 4143-4152页

作者：张婷婷潘大伟巨晓洁刘壮谢锐汪伟褚良银四川大学化学工程学院四川成都610065 四川大学高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

高灵敏度、高选择性检测水中Hg^(2+)对于人类健康和环境生态可持续发展具有重要意义。本文基于硫脲基团与Hg^(2+)的选择性强螯合作用来调控光栅微结构和实现信号转化,构建了用于高灵敏、高选择性便捷检测水中痕量Hg^(2+)的智能凝胶光栅... 详细信息

高灵敏度、高选择性检测水中Hg^(2+)对于人类健康和环境生态可持续发展具有重要意义。本文基于硫脲基团与Hg^(2+)的选择性强螯合作用来调控光栅微结构和实现信号转化,构建了用于高灵敏、高选择性便捷检测水中痕量Hg^(2+)的智能凝胶光栅。该凝胶光栅的交联高分子网络结构中具有硫脲基团,可高选择性地与Hg^(2+)进行强螯合,从而诱导光栅起伏高度发生变化,实现由水中Hg^(2+)浓度到衍射光强度的信号变化。通过利用该智能凝胶光栅构建光学检测系统来便捷检测衍射光强度变化,可高灵敏、高选择性地检测水中浓度低至10-9mol/L的Hg^(2+)。相关工作为面向水中痕量Hg^(2+)的便捷灵敏检测技术的开发提供了新途径。

关键词：智能凝胶光栅汞离子螯合作用

用于CCUS地质封存的CO_(2)响应型智能凝胶封窜体系

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油田化学 2022年第4期39卷 623-629页

作者：刘琦赵莉马忠诚刘子龙彭勃中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院温室气体封存与石油开采利用北京市重点实验室北京102249 中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室北京100024 中国石油大学(北京)理学院油气光学探测技术北京市重点实验室北京102249

为了有效应对封存CO_(2)后可能会发生的泄漏或逃逸,制备了一种注入性优良、封堵效果良好的CO_(2)响应型凝胶,在酸性条件下发生溶胶-凝胶态转变,适用于CCUS地质封存条件以提高井筒完整性。研究了不同的支化聚乙烯亚胺用量(1.5%~3.5%)、κ... 详细信息

为了有效应对封存CO_(2)后可能会发生的泄漏或逃逸,制备了一种注入性优良、封堵效果良好的CO_(2)响应型凝胶,在酸性条件下发生溶胶-凝胶态转变,适用于CCUS地质封存条件以提高井筒完整性。研究了不同的支化聚乙烯亚胺用量(1.5%~3.5%)、κ-卡拉胶用量(0.4%~0.5%)下CO_(2)响应型智能凝胶体系的流变性能、微观结构与封堵性能。研究表明,对于响应前的聚合物体系,剪切黏度随着剪切速率的增加而下降,为假塑性流体,当剪切速率在100~1000 s^(-1)时,黏度为2~100 m Pa·s,表明响应前的聚合物体系具有良好的注入性。该聚合物体系遇到CO_(2)时会发生溶胶-凝胶态转变。响应前聚合物体系在剪切频率为0.01~10 Hz时,模量在10^(-5)~100 Pa范围内;而CO_(2)响应凝胶在剪切频率为0.01~10 Hz时,模量在80~4000 Pa范围内,通入CO_(2)气体后的体系模量大幅度提升。发生响应后,体系具有表面平整、孔径均匀的三维网络骨架结构,使得体系具有较高的强度。岩心驱替实验结果显示F凝胶封窜体系(κ-卡拉胶用量为0.5%,支化聚乙烯亚胺用量为3.5%)对CO_(2)气体的封堵率为79.7%,对后续注入水的封堵率为99.8%,具有良好的封窜性能。本文为未来CO_(2)响应型凝胶封窜剂在CCUS地质封存领域的应用提供了新的技术路线与理论依据。

关键词： CCUS 智能凝胶 CO_(2)响应封窜体系流变性能

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Hg响应型智能凝胶检测光栅的构建与性能

化工进展 2023年

作者：张婷婷潘大伟巨晓洁刘壮谢锐汪伟褚良银四川大学化学工程学院四川大学高分子材料工程国家重点实验室

高灵敏度、高选择性检测水中Hg2+对于人类健康和环境生态可持续发展具有重要意义。本文基于硫脲基团与Hg2+的选择性强螯合作用来调控光栅微结构和实现信号转化，构建了用于高灵敏、高选择性便捷检测水中痕量Hg2+的智能凝胶光栅。该凝胶... 详细信息

高灵敏度、高选择性检测水中Hg2+对于人类健康和环境生态可持续发展具有重要意义。本文基于硫脲基团与Hg2+的选择性强螯合作用来调控光栅微结构和实现信号转化，构建了用于高灵敏、高选择性便捷检测水中痕量Hg2+的智能凝胶光栅。该凝胶光栅的交联高分子网络结构中具有硫脲基团，可高选择性地与Hg2+进行强螯合，从而诱导光栅起伏高度发生变化，实现由水中Hg2+浓度到衍射光强度的信号变化。通过利用该智能凝胶光栅构建光学检测系统来便捷检测衍射光强度变化，可高灵敏、高选择性地检测水中浓度低至10-9mol/L的Hg2+。相关工作为面向水中痕量Hg2+的便捷灵敏检测技术的开发提供了新途径。

关键词：智能凝胶光栅汞离子检测螯合作用

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智能凝胶

中国科学基金 1994年第1期8卷 41-44页

作者： Yoshihito Osada Simon B.Ross-Murphy 李继红日本北海道大学英国国王学院

长链分子的软聚体随着外界刺激可以收缩或膨胀,由此形成一种新型机械的基础。

关键词：凝胶智能凝胶聚合物凝胶

微纳结构化智能凝胶材料用于重金属离子快速检测的研究进展

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化工新型材料 2022年第2期50卷 81-85页

作者：田小玉汪伟谢锐巨晓洁刘壮褚良银四川大学化学工程学院成都610065 四川大学高分子材料工程国家重点实验室成都610065

智能凝胶材料由于具有特异响应环境信息的能力,被广泛应用于生物或化学传感器,包括重金属离子传感器。由于智能凝胶材料的特征尺寸越小,响应速度越快,因此研究重金属离子响应型智能凝胶材料的微纳尺度结构化对于实现其快速检测具有指导... 详细信息

智能凝胶材料由于具有特异响应环境信息的能力,被广泛应用于生物或化学传感器,包括重金属离子传感器。由于智能凝胶材料的特征尺寸越小,响应速度越快,因此研究重金属离子响应型智能凝胶材料的微纳尺度结构化对于实现其快速检测具有指导意义。综述了近年来利用微纳结构化智能凝胶材料实现重金属离子快速检测的研究进展,探寻可以制备出简单、可重复性好的重金属离子响应型微/纳结构化智能高分子凝胶材料和元件一体化技术。

关键词：智能凝胶微纳结构重金属离子快速检测

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智能凝胶对水流量自适应控制的仿生研究

材料研究学报 2005年第1期19卷 42-46页

作者：曾尤王瑞春郭敬东周本濂中国科学院金属研究所

制备了多孔聚乙烯醇缩甲醛凝胶(PVFM),研究了其对水流量控制的自适应性能.结果表明,多孔聚乙烯醇缩甲醛凝胶具有很快的吸水/脱水速度和膨胀应力变化的灵敏响应性.结合弹性水管受压变形的控制结构,研究了材料感知土壤含水量的变化和对滴... 详细信息

制备了多孔聚乙烯醇缩甲醛凝胶(PVFM),研究了其对水流量控制的自适应性能.结果表明,多孔聚乙烯醇缩甲醛凝胶具有很快的吸水/脱水速度和膨胀应力变化的灵敏响应性.结合弹性水管受压变形的控制结构,研究了材料感知土壤含水量的变化和对滴灌流量进行动态调节的智能特性,发现止水/放水周期可控制在1h以内.

关键词：有机高分子材料智能凝胶自适应流量控制滴灌仿生

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多重敏感型智能凝胶及其器件的研究

多重敏感型智能凝胶及其器件的研究

作者：王浩威北京石油化工学院

学位级别：硕士

智能水凝胶在近年来受到越来越多的关注,因为它们能对外界刺激做出响应产生物理性能变化,传统的智能水凝胶只能处理单一刺激的反应,然而自然界中的各种生物过程往往是适应多种环境变化的结果,而不是单一因素,因此研究一种可以同时对多... 详细信息

智能水凝胶在近年来受到越来越多的关注,因为它们能对外界刺激做出响应产生物理性能变化,传统的智能水凝胶只能处理单一刺激的反应,然而自然界中的各种生物过程往往是适应多种环境变化的结果,而不是单一因素,因此研究一种可以同时对多种刺激做出响应的智能凝胶是非常必要的。本论文以合成多重敏感型智能凝胶及器件为研究目的,完成了如下研究内容:以甲基丙烯酸(MAAc)作为单体,以光引发聚合,并浸泡乙酸钙(Ca Ac)的方法制备出了多重敏感均聚水凝胶。研究了该凝胶含水量、室温与高温力学性能,通过提高凝胶的温度,使凝胶的强度及模量提高数十倍。系统研究了凝胶透光率对环境温度和溶液浓度的响应,得出了凝胶的低临界共溶温度(LCST)随着单体浓度的升高的降低,且凝胶的浓度敏感性随着溶液浓度差的增大而增强的结论。研究了凝胶的冷致形状记忆性能,并成功设计了可以进行信息擦写的智能凝胶器件。基于上述PMAAc均聚水凝胶的研究基础,将丙烯酸(AAc)与MAAc作为单体进行共聚,制备出了多重敏感共聚水凝胶。通过提高MAAc的含量,从而增大凝胶的含水量,提高凝胶的溶胀性能,缩短形状记忆的回复时间;通过提高AAc的含量,从而降低凝胶的LCST,加快了透光率的温敏响应速度,提高凝胶的力学性能,相对于均聚凝胶,共聚凝胶的浓度敏感性能的调控范围更大,且同样实现了凝胶器件信息擦写的功能。以PMAAc均聚凝胶作为基体,引入了光敏组分,如红外光热组分硫化铜(CuS)和UV感光材料,分别制备出了对近红外激光敏感和对紫外光敏感的多重敏感复合水凝胶。研究了该复合凝胶的力学性能和温敏性能,使用光学显微镜和拉曼光谱仪对凝胶的结构及性能进行了表征,并对凝胶进行近红外激光(NIR)测试和UV光照测试,光敏组分的引入成功赋予了凝胶各种光敏性能,有望成为潜在的实用化凝胶器件。

关键词：多重敏感智能凝胶温敏浓度敏感复合凝胶

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天然高分子基刺激响应性智能水凝胶研究进展

材料导报 2020年第21期34卷 21012-21025页

作者：范治平程萍张德蒙王文丽韩军聊城大学生物制药研究院聊城252059 聊城高新生物技术有限公司聊城252059 青岛明月海藻集团有限公司海藻活性物质国家重点实验室青岛266400

天然高分子基水凝胶具有优异的生物相容性、可降解性及生物学特性,因此在生物医药领域得到深入研究,而柔性器件、仿生材料等尖端产业的迅猛发展则进一步拓展了它的应用领域。刺激响应性水凝胶是指在周围环境刺激下凝胶网络发生形变、相... 详细信息

天然高分子基水凝胶具有优异的生物相容性、可降解性及生物学特性,因此在生物医药领域得到深入研究,而柔性器件、仿生材料等尖端产业的迅猛发展则进一步拓展了它的应用领域。刺激响应性水凝胶是指在周围环境刺激下凝胶网络发生形变、相变,进而产生溶胀-收缩或凝胶-溶胶转变的一类智能高分子材料。具有特异响应性的官能团、材料与天然高分子的结合,通常是赋予凝胶刺激响应性的主要方法。传统水凝胶材料虽已有产品面世,但部分产品仍存在以下问题:(1)含有大量合成高分子材料,且高分子材料合成工艺复杂、能耗大、成本高;(2)凝胶生物相容性和可降解性不理想,不适用于体内植入物等高端医用领域;(3)凝胶成型后性能单一且不可变,无法做到“智能”响应外界刺激,使用领域严重受限。与传统水凝胶相比,刺激响应性水凝胶因拥有空间、时间上的敏感性而引起人们的广泛关注。相关产品具有多重、可变、可控的性能,大大拓宽了其应用领域。近年来,天然高分子材料的蓬勃发展,则为刺激响应性水凝胶增添了新的机遇。目前,国内外学者对天然高分子基刺激响应性水凝胶的研究主要集中于:(1)开发具有优异基础性能并兼具良好生物相容性、生物可降解性的高端生物医用材料;(2)注重天然高分子结构改性,赋予材料多重刺激响应特性,制备具有多功能、可多领域应用的水凝胶;(3)新的非接触型刺激源的开发与利用;(4)已知具有确切疗效产品的临床转化。本文根据不同刺激源(物理刺激、化学刺激及生物化学刺激)重点介绍了以天然高分子为基底材料,具有温度响应、光响应、压力响应、电响应、磁响应、pH响应、氧化还原响应、离子响应、糖响应及酶响应水凝胶的设计方法、行为机理及其最新应用研究进展,并对该类水凝胶未来的研究方向进行了展望。

关键词：天然高分子水凝胶刺激响应性刺激敏感性生物材料智能凝胶