高分子智能型凝胶是一种主链或侧链上含有离子化基团、极性和疏水性基团的物质，它在某种环境状态会发生交联和脱水成为疏水性凝胶状态，在另一种环境状态会发生解联与水合又可变成亲水性溶液状态。智能凝胶按其发生凝胶方式也可分为物理凝胶和化学凝胶，按交联凝胶状态时其中包含液体的性能可分为水凝胶和有机凝胶。大多数高分子凝胶为水凝胶，本章也主要介绍水凝胶。
智能高分子凝胶也可称为湿软性材料，其智能功能可用于许多场合，如作人工肌肉、各种传感器、光阀、化学阀、记忆元件、显示装置等。不同品种的凝胶材料所显示的智能功能不同。
1.温敏性凝胶
温敏性凝胶是指材料的体积会随温度变化而变化的高分子凝胶，可分为高温收缩凝胶和低温收缩凝胶两种。
聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAm）水凝胶是高温收缩性胶，当水温在32℃以下时即水合溶胀，水温高于32℃时即脱水合凝胶。32℃为低临界溶解温度。
聚丙烯酸（PAAC）、聚N，N二甲基丙烯酰胺（PDMAAm）是低温收缩性胶，当环境温度<60℃时体积收缩凝胶，温度>60℃时凝胶即溶胀。
凝胶的低临界溶解温度及溶胀、凝胶的体积变化程度和速度等特性可通过不同改性方法进行调节，但材料的力学性能差，在溶胀状态时承受轻微的作用力即可被损坏。因此，它可与其他结构性材料复合使用，如将其与棉、聚酯纤维共混，可制成有热适应性和可逆收缩性的织物材料，如作保温服装，当温度升高时衣料疏松吸热，环境温度下降时则会收缩放热。此外，体积相的变化还会引起材料其他物理性能的变化，可应用于不同的场合，如作微驱动元件、温控生化反应、水分高膜、智能药物释放载体等。
2.pH值响应型凝胶
pH值响应型凝胶是指凝胶体积会随pH值、离子强度的变化而变化的胶。如壳聚糖/聚丙二醇聚醚半互穿网络聚合物，在pH值低或碱性溶液中溶胀度下降。（环氧乙烷/环氧丙烷）星形嵌段丙烯酰胺/交联聚丙烯酸互穿网络物，当pH值高或离子强度低时，溶胀度及溶胀速率变大，反之变小，即pH值低时呈凝胶收缩，pH值大或在碱性介质中，呈溶胀状态。可用其制作分离膜，以调节流体的透过率。
3.电敏型凝胶
电敏型凝胶是指聚合物网络结构上带有电荷的凝胶，在直流电场的作用下凝胶会溶胀而弯曲，接正电时阳极端会放出水分，凝胶溶胀，试样向负极弯曲，反之向阳极方向弯曲。如[（环氧乙烷/环氧丙烷）星形嵌段聚丙烯酰胺]/交联聚丙烯酸互穿网络物凝胶在碱水溶液中在直流电场作用下会发生弯曲，从而将电能转换为机械能，其变形程度及速度与电压及pH值有关。
此外，这种凝胶还可将机械能变为电能，如对一块弱电解质构成的凝胶加一定的压力使其变形，则会使凝胶内pH值发生变化出现压电特性，可据此制成压电凝胶。利用上述性能可用其开发制作人工肌肉用于机器人驱动元件和假肢等。(www.xing528.com)
4.化学介质引变型凝胶
它是指在化学介质刺激下溶胀行为会发生突变的凝胶。如葡萄糖氧化酶固定在PAA/PNIPA凝胶上，当遇葡萄糖时氧化成葡萄糖酸，pH值下降，凝胶中PAA减少，体积发生收缩。这种现象可用作药物释放剂及医疗、生化工程中，如将药物埋置于凝胶内，依据病灶引起的化学介质（或物理信号）使凝胶发生溶胀或收缩，从而自行调节放药和停药。
5.磁敏型凝胶
磁敏型凝胶是指含有磁性粒子的高吸水性凝胶，也称为磁敏（磁响应）性凝胶。在磁场作用下磁化热可使温度发生升降变化，导致凝胶膨胀和收缩，如果撤掉磁场即可恢复原来的体形，据此可用作磁控元件。
6.光敏型凝胶
它是指引入光敏基团的凝胶，如将少量无色三苯基甲烷氢氧化物与丙烯酰胺共聚凝胶，在紫外线光照1h后发生溶胀，增重可达3倍，且在黑暗中经20h后才可恢复原形和原重。这类凝胶可用于制作光能/机械能执行元件等。
7.复合型智能凝胶
它是指可接受多种信息刺激而变形的凝胶，如温度/pH值响应凝胶，是用温敏性异丙基丙烯酰胺与pH敏感性丙烯酸组成的共聚物。这种凝胶可利用调节pH值及温度来控制体积膨胀及收缩特性，也可固定温度（或pH值），调节pH值（或温度）使凝胶发生体积变化的临界值，这种现象拓宽了水凝胶作药物释放载体的应用范围。
智能凝胶现已应用于多个领域，如化学致机械能的化学阀、微动机械；智能药物释放体系，即含有药物的凝胶粒子在体内随温度或pH值变化时发生膨胀或收缩，可自动停放药物；可用作可控分离膜，即利用调节温度、pH值、离子浓度和化学介质组分等信息控制分离膜的渗透性，用作水处理、脱水等工程；可用作凝胶光栅，如将智能凝胶与金属膜组成复合膜，当温度或电场变化时，因凝胶溶胀及收缩变化使表面会产生复杂图案，不同信号发生不同图形变化，由此可作二维光栅等元件，还可制成图形显示屏。此外，凝胶在生物技术中也有广阔的应用天地，如细胞培养、人工细胞外基质、软骨支架、人工肌肉等。但这些仿生应用，在现阶段还无法达到自然机体的水平，其应用举例见表16-88。
表16-88 智能凝胶的应用
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