UHMW-PAN多孔中空凝胶纤维的制备与表征及其pH响应特性

本篇论文主要探讨了超高相对分子质量聚丙烯腈（UHMW-PAN）基多孔中空凝胶纤维的制备工艺及其特性表征。作者沈新元和王庆瑞来自东华大学材料科学与工程学院和纤维材料改性国家重点实验室，他们通过碱处理技术将原有的UHMW-PAN多孔中空氧化纤维转化为多孔中空凝胶纤维。这项工作对于理解pH响应性凝胶纤维的制备过程具有重要意义。 研究发现，环化程度、碱溶液的浓度以及碱处理时间等因素显著影响了多孔中空凝胶纤维的力学性能和拉伸行为。通过傅立叶红外光谱(FIIR)分析确认了纤维中含有吡啶环和羧基，这表明它具备两性凝胶特性，即能够对pH值变化做出反应，既可发生凝胶化又保持一定的空腔和指状孔结构。 pH响应性凝胶作为一种潜在的重要智能材料，因其在药物释放控制、物料分离等方面展现出巨大的应用潜力。然而，传统的三维块状凝胶由于力学性能较差、响应速度慢，难以满足工程领域的高性能需求，如在机器人或医学领域作为高效执行器的应用。Omemoto等人使用普通分子量聚丙烯腈纤维制造出的pH响应性凝胶纤维虽然提高了响应速度，但存在抽出刺激介质的困难以及缺乏微孔结构的问题，限制了其实际应用。 UHMW-PAN基的多孔中空凝胶纤维通过凝胶纺丝技术得以实现，这种新型材料有望解决传统凝胶纤维的局限，提供更快速、可控的响应性能，同时保留了空腔结构，可能在生物医学、柔性电子器件、智能材料等领域展现巨大价值。因此，这项研究不仅推动了国内对pH响应性高分子凝胶的研究进展，也为相关领域的技术创新提供了新的思路和实验依据。