张 林， 汪辉亮

(1.营口理工学院 化学与材料工程系, 辽宁 营口 115014; 2.北京师范大学 化学学院, 北京 100875)

水凝胶是化学或物理交联的具有三维网络结构的亲水性聚合物，它在水中溶胀而不溶解，被广泛应用于农林、园艺、石油化工、化妆品、生物医学等领域[1-2]。大部分合成水凝胶的力学性能较差，在微观结构和宏观性能方面均呈各向同性，缺少有序结构，进而限制了其在一些领域的应用。相反，许多生物组织(如肌肉、软骨、皮肤和角膜)均具有较强的机械性能，它们通常具有各向异性的微观结构，这也是生物组织可以实现一些复杂功能的原因[3-4]。具有优异机械性能和各向异性结构的水凝胶与一些生物组织具有相似的微观结构，是人造仿生器官的理想材料[5-6]。因此，制备具有各向异性结构和机械性能的水凝胶具有重要意义。聚乙烯醇(PVA)水凝胶因其毒性低、机械性能优良、吸水量高和生物相容性好等优点而备受关注[7-8]。常见的PVA水凝胶的制备方法有物理交联法、化学交联法以及辐射交联法[9-10]。冷冻-解冻(FT)法是最常见的物理交联法，该方法操作简单，但普通FT法很难制备出具有各向异性结构的PVA水凝胶[11-13]。20世纪50年代，人们在普通冷冻方法基础上研发出定向冷冻技术，即沿着某一特定方向对反应物进行冷冻即可得到具有规整结构的材料[14-16]。本课题组曾采用定向冷冻方法制备出一系列具有规整结构的水凝胶[17-19]，其中制备得到的PVA水凝胶在微观结构和机械性能方面均显示出各向异性，但该凝胶属于物理凝胶，热稳定性较差，在60 ℃以上的水中就会溶解，这在一定程度上限制了其应用范围。……