水凝膠作為高分子材料檢測領域中的產品，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，正逐漸被組織工程、生物醫藥、軟電子等行業開發應用，尤其是在生物醫藥材料方面，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用。

一、什么是水凝膠

       水凝膠是以水為分散介質的凝膠，是網狀交聯結構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合，將水分子連接在網狀內部，而疏水殘基遇水膨脹的一種交聯聚合物。作為一種具有三維高分子網絡結構的材料，水凝膠性質柔軟，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域，如干旱地區的抗旱，化妝品中的面膜，醫學臨床的退熱貼、鎮痛貼，建筑中的結露防止劑、調濕劑，石油化工中的堵水調劑、原油或成品油的脫水劑，礦業中的抑塵劑，食品中的保鮮劑、增稠劑，醫療中的藥物載體，農業中的農用薄膜等。但值得注意的是，不同的應用領域應該選用不同的高分子原料以滿足不同的應用需求，根據不同的分類標準，水凝膠可分為以下類型： 

1、網絡鍵合

      根據網絡鍵合的不同，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，這種凝膠是非永久性的，經過加熱凝膠可轉變為溶液，所以也被稱為假凝膠或熱可逆凝膠；而化學凝膠則是由化學鍵交聯形成的三維網絡聚合物，是永久性的，又稱為真凝膠。

2、折疊大小形狀

      根據大小形狀的不同，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

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

4、合成材料

      根據合成材料的不同，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注和應用，但同時天然高分子材料也具有穩定性較差，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藥級別的材料，在設計和使用前必然要經過嚴格的性能評估檢測，水凝膠的性能檢驗內容包含物理特性、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，應力與應變之間的比例關系就是彈性模量，彈性模量是主要的力學表征參數，彈性模量越大，材料越不容易發生形變。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拉伸負荷，直至樣品被拉斷，在此過程中設備會自動生成樣品形變的應力-應變曲線，通過應力-應變曲線可以得到拉伸強度、拉伸斷裂應力、拉伸屈服應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構緊湊、簡單易用等特點，可應用于拉伸、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桿導向，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，大到滿載的結構件等試樣提供精準的測量數據。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、建筑材料、紡織品、紙與紙板、食品和包裝、復合材料等。

 

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品的性能特點，為水凝膠在各個領域應用的生產、設計和使用提供技術支撐，進一步推進產品優化升級，促進水凝膠行業的健康可持續發展，而這也是科準測控作為材料力學性能測試解決方案供應商的使命和職責所在。