“万能创可贴”改变未来生活

自然界中存在着很多种天然水凝胶，受它们的性能启发，科学家们研发出了各类智能水凝胶，称之为“万能创可贴”。

水凝胶材料到底是什么？其实在我们身边有很多水凝胶家族成员，比如果冻、隐形眼镜、退热贴等。智能水凝胶则是一种具有三维网络结构的高分子聚合物材料，能快速感知环境的变化，并做出反应，是溶液态与凝胶态之间的转变，包括温敏水凝胶、pH响应性水凝胶、光响应水凝胶等。

智能水凝胶的敏感响应特性，使其广泛应用在医学生物工程、环境、油田化学等多个领域。

在医学生物领域，智能水凝胶发挥着重要作用。智能创伤敷药具有良好的生物相容性及离子传送能力，常被用来作为药物输送载体、医用敷料，因其良好的亲水性、稳定的多孔结构和良好的流动性，便于输送药物，用它治疗特定部位的疾病，比普通药物更具有针对性。

在人体温度37℃环境下，利用温度敏感性的水凝胶包裹特效药物，水凝胶将控制药物在创口释放，达到对症下药的目的；用做伤口敷料的温敏水凝胶在37℃左右会发生凝胶化，促进细胞的增殖，促进愈合，保持伤口的湿润性，防止留疤。pH响应性水凝胶常被用来作为向胃肠道释放蛋白和多肽类药物的载体，从而实现靶向给药的目的。

在环境建筑领域，智能水凝胶的研究备受瞩目。因为水凝胶的特性，可以实现对金属离子的吸附，常用来处理工业废水、染料废水等，吸收自身体积数百上千倍的水，具有良好的保水能力，可用于农业灌溉、土壤保湿、农药缓释剂。温敏水凝胶可改善混凝土的抗冻融性能、机械性能、抗开裂性能，使建筑材料更加坚固。碳钢腐蚀防护通常是采用有机涂层，存在长期防护性差的问题，而智能水凝胶作为智能涂层材料，在碳钢材料腐蚀后pH值、电场强度等发生变化后，可表现出良好的自修复防腐性能，避免腐蚀性离子渗透至基体表面或内部。

在油田化学领域，智能水凝胶的开发应用尤为关键。油气田资源的长期水驱开发，现有的聚合物等常规调剖剂很难满足高温高压地层的施工要求，在油气藏中无法真正发挥深度调剖的作用，而智能水凝胶则具有响应性、高稳定性和可控性等特征，以及成本低廉、环境友好、强度高及良好的运移特性等优点。比如，温度敏感水凝胶可实现在油藏开发作业中的智能可控，主要表现在达到特殊油藏温度后，聚合物凝胶会发生相互作用从而发生体积膨胀或者相态转变，满足油气田开发的要求。

传统水凝胶在各领域有了很大的发展，然而还是存在一些缺点，比如成本较高、生物相容性欠佳，尤其性能单一，因此应用领域受限。相信不久的未来，这类智能材料将会得到飞速的发展，并改变我们的生活。

（作者系中国科协培训和人才服务中心工程师）

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