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硅基复合韧性水凝胶的制备与性能研究的开题报告
一、研究背景
水凝胶作为一种吸水性能极强的材料，被广泛应用于生物医学工程、纺织品、土木工程和环境保护等领域。然而，传统的水凝胶存在一些问题，如力学性能差、固定性能不稳定等。为了解决这些问题，近年来出现了许多新型的复合水凝胶材料。其中，硅基复合韧性水凝胶因具有良好的力学性能和稳定的固定性能而备受研究者的关注。
硅基复合韧性水凝胶（Silica-basedCompositeToughHydrogels，简称SCTHs）由于其水溶性与生物相容性，其在生物医学工程应用例如人工器官、组织工程和再生医学等方向具有广阔的应用前景。当前硅基水凝胶材料研究以构建生长因子或药物等目标分子承载多级级联纳米多孔网络的复合水凝胶为基础，而多级级联纳米多孔网络的复合水凝胶给予其较好的药物吸附释放和细胞认定性能，故而越来越受到广泛的关注。
二、研究内容
本研究中，将尝试利用合成二甲基丙烯酰胺（N,N-DimethylAcrylamide，简称DMAAm）和甲基丙烯酰胺（MethylAcrylamide，简称MAAm）的水凝胶做为基础水凝胶，加入一定量的氨基硅油（Aminosilicon），进而形成具有良好力学性能和稳定固定性能的硅基复合韧性水凝胶材料。其中，由于氨基硅油与DMAAm、MAAm具有的高度亲和性，可以形成强耦合网络，在保持机械强度的同时还可以获得良好的化学稳定性。
通过对制备过程和材料性能的研究，本研究的主要内容如下：
1、制备方法的对比研究。将采用传统自由基聚合法和原位阴离子聚合法两种制备方法制备并比较其对SCTHs材料性能的影响。
2、物理性质的研究。包括水含量、抗拉强度、断裂伸长率等物理性质的分析和研究。
3、化学性质的研究。包括原位阴离子聚合法合成所得材料的交联密度、反应活性、稳定性及基础理化性质的测试和分析。
4、生物应用的研究。包括SCTHs材料与细胞的相互作用、生物材料表面的改性及其应用于组织工程、再生医学等生物应用方面的研究。
三、研究意义和预期目标
硅基复合韧性水凝胶材料是近年来发展起来的新型水凝胶材料，在生物医学工程、水资源保护和其他领域具有广泛的应用前景。本研究将进一步探讨这种材料的性能和应用，为硅基水凝胶材料的开发和应用提供新的思路和方法。预期目标如下：
1、比较两种方法制备SCTHs材料的优缺点，寻找制备SCTHs的最优工艺。
2、系统研究SCTHs的物理性质和化学性质，探索其对力学性能的影响，为其应用提供技术基础。
3、研究SCTHs与细胞的相互作用，探索其作为生物材料的应用前景。
四、研究方法和研究步骤
1、材料制备：采用传统自由基聚合法和原位阴离子聚合法两种方法制备硅基复合韧性水凝胶材料，探究二者对材料性能的影响。
2、物理性质测量：利用TGA、FT-IR、NMR等手段分析材料的物理性质，包括水含量、抗拉强度和断裂伸长率等。
3、化学性质测量：通过改性表面扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、硬度等实验分析材料的交联密度、反应活性、稳定性等。
4、细胞实验：采用经典的CCK8和MTT实验法，研究SCTHs材料与细胞的相互作用，探索其作为生物材料的应用前景。
五、研究进展和计划
目前，已对SCTHs材料的制备方法进行对比研究，并初步研究了其物理、化学等性质。下一步，将进一步探索SCTHs的生物性质，并在此基础上探讨其作为生物材料的应用前景。研究计划如下：
1、进一步优化SCTHs材料的制备方法；
2、研究SCTHs材料的生物性质；
3、评估SCTHs材料作为生物材料的应用前景。