其实水晶宝宝是一种水凝胶

我们小时候都玩过一种泡在水里就会变大的珠子,这种珠子一般叫做水晶宝宝或者水精灵。其实水晶宝宝是一种水凝胶,水凝胶的保水性非常强,因此,当干瘪的水晶宝宝吸收变大以后,我们很难把水晶宝宝里面的水挤出来,有时一用力,还会直接弄坏水晶宝宝。因为水凝胶的吸水和保水能力十分强大,它被广泛用于生理卫生用品,比如:女士卫生巾,纸尿裤等等。不过,水凝胶的用处可不只这一样,它还可以应用于可溶性创可贴、干细胞治疗辅助剂、阻燃剂和隐形眼镜中。那么,制作水晶宝宝的水凝胶为什么会这么强大呢?接下来,我们一起去一探究竟。

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js金沙 ,水凝胶简史

20世纪40年代前,人们一直都在使用橡胶,它的应用十分广泛。然而,在第二次世界大战期间,美国政府不得不寻找天然橡胶的替代品,因为大部分天然橡胶的产地都位于战火纷飞的太平洋战区。由此,化学家们开始研究各种聚合物的性质,最终,除了找到了丙烯酸酯合成橡胶的方法以外,各种聚合物也开始应用于人们的生活中,与聚合物很相似的水凝胶也进入人们的生活。

在战争时期,人们就开始将水凝胶用作阻燃剂;20世纪60年代,各家各户都开始使用一次性尿布;同时,水凝胶也开始被应用到医学领域;从20世纪70年代开始,具有特殊性能的水凝胶开始被注意,比如:PH敏感型水凝胶会根据环境的酸碱性不同,体积发生不同程度的溶胀或者收缩。这些特殊的性能导致科学家对水凝胶更感兴趣了,关于水凝胶的研究也越来越深入。

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凝胶和聚合物

重复的高分子(相对分子质量比较大的分子,呈链状结构)在一定条件下互相连接,形成三维的空间网状结构,这些网状结构的空隙中充满了液体,这样一种特殊的分散体系就是凝胶。如果分散体系中没有分散介质,仅仅只是许多重复的高分子单元连接在一起,这个内部重复的高分子就被称作聚合物。例如,高吸水树脂是聚合物,它吸收膨胀后就变成了水凝胶。

起初,科学家们曾将聚合物和凝胶归类为一种物质,经常互换着使用两个名词。不过,虽然凝胶和聚合物确实十分相像,两者还是有很大的区别的。从化学结构上来看,高吸水聚合物是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。这两个基团正好位于一条长链的两端,当高吸水聚合物遇到水分子时,亲水端会欢天喜地地迎上去,把水分子团团围住,而疏水端会“别过头”去,在外面形成一圈屏障,水分子就这样被包围在聚合物分子里,很难出去,形成了水凝胶。而大多数种类的聚合物,比如:硫化橡胶,它们整个分子都是疏水的,它们不会吸收水分、膨胀。因此,在某些方面,水凝胶的应用更加广泛。

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水凝胶的应用

首先,水凝胶最简单的应用就是纸尿裤和阻燃剂。一些动作电影中经常会出现爆炸场景,在这些场景中,演员经常穿越火场,那么演员是如何避免受伤的呢?原来,他们的身上都涂有水和水凝胶的混合物,水被凝胶吸收后,就成为了不能被火穿透的保护层。

其实,水凝胶的一个重要应用领域就是眼科,尤其是应用于隐形眼镜中。很多爱美的女孩子喜欢戴隐形眼镜,除了可以让我们摘掉厚重沉闷的框架眼镜,隐形眼镜还有各种颜色和花纹,满足我们的各种需求。隐形眼镜是一种直接放置在角膜上,来改变角膜屈光率(影响光线在眼镜的聚焦情况)的小型光学设备。如果隐形眼镜的透氧性不好,它直接覆盖在角膜表面时,会影响角膜的生理代谢过程,更严重一点,可能会造成眼部的病变。研究人员们对水凝胶进行了改良,生产出了亲水基团的比例更大的硅水凝胶,这种水凝胶具有含水量高、透氧性好、表面湿润性好的特点。

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水凝胶还是地球上最具生物相容性的材料之一,因为我们身体的很多部分就是由水凝胶组成的,比如玻璃体(填充在眼球的空腔中)、肌腱和黏膜,因此,水凝胶在临床医学上的应用也非常多。例如,水凝胶可以被注射到脊髓中,帮助治疗脊髓损伤。脊髓损伤患者的脊髓组织之间会出现断层,而且受损部位的一些神经可能还存活着,如果这个时候在脊髓中植入支架,脊髓可能会再次受到伤害。此时,使用水凝胶来做支架,就能避免二次伤害。

目前,科学家们正在积极挖掘水凝胶各种各样的应用潜能。小到日常生活,大到治疗疾病、改善环境,水凝胶正从方方面面影响着我们。

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