高强度纤维素-聚丙烯酰胺水凝胶：依赖于纤维素类型的力学行为与结构

通过在植物或细菌纤维素的溶胀于反应溶液中的基质内直接进行丙烯酰胺自由基聚合，合成了两类具有互穿聚合物网络结构的高强度复合水凝胶。研究了所合成水凝胶在具有不同幅值压缩变形作用下的力学行为。对两类水凝胶在不同测试条件下获得的压缩试验应力-应变曲线分析表明，其力学行为存在显著差异。植物纤维素基与细菌纤维素基水凝胶均能成功承受高达 80% 幅值的压缩，但细菌纤维素基组分在多循环压缩试验中表现出由压缩作用引起的力学刚度显著下降。该效应直接发生于多次循环压缩试验期间，或发生于首次压缩试验后在水卸载状态下松弛 2-3 天的过程中。在承受极剧烈压缩（高达 80%）作用后，细菌纤维素基水凝胶的力学行为发生很大变化：在后续压缩中，材料的刚度保持极小（相较于首次压缩中记录的刚度），直至变形高达 50-60% 时才在进一步加载中刚度急剧增大。通过冷冻扫描电子显微镜研究了两类复合水凝胶亚微米与微米尺度的结构特征，以解释所观测力学效应的特殊性。