● 摘要
近年来的研究表明，将无机纳米粒子分散在聚合物水凝胶中不仅可以使材料具有两者原本具有的优异性质，其性能不仅仅是二者性能的简单叠加，而是从某些方面提高了整体的综合性能。聚合物水凝胶是由化学交联键、物理作用力亦或是二者同时作用所形成的三维交联网，它能吸收相对于其自身几十甚至几千倍质量的水,能够发生连续的或不连续的体积相变,具有某些特殊官能团的水凝胶还具有特定的敏感性（pH敏感性、温度敏感性）。鉴于水凝胶能吸水但不溶于水的独特的结构和性质,因此被广泛地运用在工业、农业领域及药物的控制释放领域。
由两种或两种以上的单一水凝胶组成互穿网络水凝胶后，其内部特殊的互穿结构可以增强其机械强度和弹性。在对水凝胶进行性能改进时，通常会导致水凝胶体系在应用时易碎且机械强度差。这种差的机械强度导致了处理时的难度。将纳米粒子分散的互穿网络水凝胶应用于药物载体和控释体系后，材料整体的比表面积增大以及纳米粒子与所在药物之间的相互作用，使得材料整体负载药物的能力也相应的增大。且通过调节纳米粒子的大小和聚合物的浓度，可以控制药物释放的速度，最重要的是引入无机纳米粒子后，材料的机械性能也可以一定程度的得到改善，避免了材料处理难的问题。
本研究采用化学交联法合成聚乙烯醇/聚丙烯酰胺互穿网络，并在其网络中以次亚磷酸钠为还原剂还原铜（Ⅱ），生成铜纳米粒子，增强了复合材料整体的应力-应变行为，有望在药物控释体系中获得应用。具体工作包括如下两方面：
1. 在戊二醛和N,N’-亚甲基丙烯酰胺（NNMBA）存在下,采用同时互穿法合成了聚乙烯醇( PVA)/聚丙烯酰胺（PAAm）互穿网络水凝胶。互穿网络水凝胶的形成显著提高了水凝胶的力学强度，且取决于PAAm和PVA的组分比、交联剂比例。研究发现，杂合水凝胶的溶胀速率明显快于纯的PAAm水凝胶，并对这种溶胀行为进行了解释。压缩应力-应变实验发现，铜纳米粒子与互穿网络水凝胶之间的络合作用对于改善杂合水凝胶网络压缩机械性能起着重要作用。
2. 以聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酰胺（PAAm）互穿网络水凝胶作为微反应器模板，通过原位化学还原途径制备了可控尺寸及尺寸分布的铜纳米粒子(Cu纳米粒子)复合水凝胶。采用FT-IR、SEM、TEM和UV-vis 对制备的PAAm/PVA–Cu纳米复合水凝胶的结构及形貌进行了表征。研究了反应物组分比例对Cu纳米粒子形成及合成的PAAm/PVA–Cu纳米复合水凝胶的溶胀性能的影响。结果表明：铜纳米粒子以球形形貌均匀地分散在PAAm/PVA互穿网络水凝胶网络中，并与这种互穿网络结构中的化学功能基团 (–OH、–CONH2、–NH2和–C=O)之间的络合或者静电相互作用所稳定。大多数Cu纳米粒子尺寸范围在12-25 nm之间，其尺度取决于三维网络结构的模板、存在的功能基团以及PVA、AAm和交联剂的配比。与PAAm/PVA水凝胶相比，其溶胀性下降。