导　　师： 韩强

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 水凝胶具有良好的物理和化学性能,吸水性强,强度高,生物相容性好,是一种理想的生物修复材料,已有很多实际的应用,如用于制造人造软骨、人造角膜等。物理凝胶较化学凝胶而言,毒性更小,取材天然,吸水性更强,更适合于制造各种生物合成材料。高分子物理凝胶在实际受力变形过程中,凝胶中交联点的数目、位置以及凝胶中的水分子均在发生变化,导致凝胶的强度持续变化,而现有的高分子水凝胶力学本构关系中未清晰区分水凝胶中不同状态的水对水凝胶力学性能影响性质的差异,因此很难适用于物理凝胶。本文采用分子动力学模拟的方法研究区分水凝胶中不同状态水含量,计算物理凝胶在受到单轴压缩时的应力应变曲线以及统计观察在变形过程中不同状态水含量的变化,对研究物理凝胶的力学性能、完善水凝胶现有的本构理论具有十分重要的意义,使其在各个应用领域更好的发挥其性能。首先,采用乙二醇丙三醇溶液为研究对象来统计研究小分子物理凝胶的结合水和自由水含量,提出了一套区分凝胶中不同状态水分子的分级法则,并研究了凝胶浓度和温度对结合水含量的影响。结果表明:随浓度的不断增大,结合水的含量也不断增大,当浓度增大到一定程度之后,结合水的含量趋于稳定;温度升高,结合水的含量减少,温度降低,结合水的含量增大。其次,将水的分级法则扩展应用到高分子物理凝胶,以卡拉胶物理凝胶为研究对象,通过分子动力学模拟计算出了卡拉胶在不同浓度下三种不同状态水含量的变化;并通过不断加水,模拟卡拉胶的吸水过程,得到了卡拉胶的饱和吸水曲线;且进一步研究了温度对卡拉胶中不同状态水含量的影响。最后,采用分子动力学方法研究了葡聚糖物理凝胶的力学性能,给出了葡聚糖凝胶在单轴压缩情况下的应力应变曲线,并研究了

关 键 词： 物理凝胶 分子动力学模拟 分层法则 应力 应变

领　　域： []