生活中,我们喜于食用口感优异的果冻、龟苓膏等零嘴,倾向于佩戴更为便捷的隐形眼镜,使用效果更加明显的凝胶敷料。其实,这些吃的、用的材料都是由水凝胶构成的。什么是水凝胶?顾名思义,水凝胶是由水和凝胶骨架构成的。凝胶骨架是一类具有亲水性基团,能被水溶胀但不溶于水的聚合物三维网络。凝胶可根据网络中填充物质的差异分为不同的种类:若填充的是水则为水凝胶,是有机溶剂则为有机凝胶,是空气则为气凝胶。
常见的亲水性凝胶骨架主要包括:聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)等。水凝胶的骨架具有优异的可修饰性,内部三维空腔具有极大的包容性。因此,通过适当的设计,该材料能被赋予刺激响应性能,即在外界刺激下(温度、光、pH等)产生形状变换或颜色改变。智能荧光水凝胶指的是一类发光颜色或者强度会随外界刺激发生显著变化的高分子软材料。
它的变色主要是基于体系中引入的荧光发色基团的变色机理。科研人员通过超分子胶水对驱动层和色变层进行宏观模块组装,利用温度和酸碱度的分别刺激,实现了形变和色变的协同;进一步,采用离子印染技术和折纸技术,基于动态硼酸酯键赋予的自修复和形状记忆功能,得到了三维的信息加密-解密水凝胶。
通过高分子水凝胶的组成结构设计,协同荧光性能与其他性能(如自修复、形状记忆、智能驱动等),这类智能荧光高分子水凝胶材料在仿生驱动、传感检测、信息存储加密等方面具有很大的潜在应用价值。