我国西部、北部地区多处于高寒区,野外作训、施工及作业人员由于长期暴露在寒冷环境中,容易受到冻伤困扰,严重的冻伤还会导致残疾,甚至危及生命。冻伤野外防治的关键是创面尽快复温,改善局部血液循环,避免冻伤进一步加重。近年来,水凝胶因其良好的生物相容性以及可拓展的功能性成为理想的医用敷料。针对水凝胶低温下易冻结,影响敷料的使用性能,光热转换温度不温和,容易造成二次伤害等问题。采用物理和化学交联的方法,构建了具有抗冻、光热复温等性能的新型凝胶网络,可开发成抗冻医用凝胶敷料,有望用于高寒区野外冻伤紧急防domestic family clusters infections治。本论文研究的主要内容如下:(1)PAM/CS/MXene/Betaine/Ag NPs抗冻复温凝胶的制备及其性能研究。在丙烯酰胺(AM)和壳聚糖(CS)的凝胶网络中,引入光热转换材料MXene和银纳米颗粒(Ag NPs),抗冻材料甜菜碱(Betaine),通过一锅法和原位还原法制备PAM/CS/MXene/Betaine/Ag NPs凝胶。SEM,XRD和TEM证明了MXene纳米片的成功制备。抗冻实验表明,当Betaine为5g时,PAM/CS/MXene/Betaine5凝胶在Ceralasertib小鼠-24℃下仍然可以保持柔软的凝胶特性。光热实验表明,MXene和Ag NPs可以协同光热,PAM/CS/Betaine/MXene30/Ag NPs200凝胶达到复温温度40.5℃所需的时间是9min,在30min后温度达到46.5℃,温差ΔT为23.5℃。(2)PAM/CS/P-Py-DA/Gly抗冻复温凝胶的制备及其性能研究。由于MXene价格高昂,制备方法较复杂,限制工业化应用。在丙烯酰胺(AM)和壳聚糖(CS)的凝胶网络中,引入Fe~(3+)诱导吡咯和多巴胺聚合得到的聚-吡咯-多巴胺(P-Py-DA)作为光热转换材料,引入甘油(Gly)作为抗冻材料和分散剂,通过一锅法制备PAM/CS/P-Py-DA/Gly凝胶。FT-IR和SEM证明了P-Py-DA的合成。抗冻实验表明,P-Py-DA高分子链也可以作为一层GSK1120212分子量凝胶网络,提高其力学性能,PAM/CS/P-Py-DA/Gly12凝胶在低温(-24℃)和常温(25℃)下具有良好的柔韧性,可拉伸至原来长度的4.2倍、5.1倍。光热实验表明,PAM/CS/Gly/P-Py-DA30凝胶达到复温温度40.7℃所需的时间是16min,在30min后温度达到42.6℃,温差ΔT为18.4℃。(3)PAM/PVP/MXene/Ch Cl抗冻复温凝胶的制备及其性能研究。通过前两章的实验发现,碳基光热转换材料MXene比有机光热转换材料聚-吡咯-多巴胺(P-Py-DA)的光热复温性能更好。在丙烯酰胺(AM)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的互穿网络中,引入光热转换材料(MXene)和抗冻材料氯化胆碱(Ch Cl)。PVP作为一层凝胶网络和MXene的分散剂,能够有效抑制MXene的团聚,可以获得良好分散性的预凝胶溶液,通过一锅法制备PAM/PVP/MXene/Ch Cl凝胶。抗冻实验表明,当Ch Cl为4.0g时,凝胶达到75%的形变在-24℃和25℃下需要的应力分别是0.553MPa和0.462MPa,PAM/PVP/MXene/Ch Cl4凝胶在-24℃下表现出良好的柔韧性。光热实验表明,PAM/PVP/Ch Cl/MXene20凝胶达到复温温度40.4℃所需的时间是10min,在30min后温度达到49.4℃,温差ΔT为26.9℃。此研究可为抗冻和光热复温凝胶在冻伤敷料的应用提供借鉴。