琉花

我們小時(shí)候都玩過(guò)一種泡在水里就會(huì)變大的珠子，這種珠子一般叫做水晶寶寶或者水精靈。其實(shí)水晶寶寶是一種水凝膠，水凝膠的保水性非常強(qiáng)，因此，當(dāng)干癟的水晶寶寶吸收變大以后，我們很難把水晶寶寶里面的水?dāng)D出來(lái)，有時(shí)一用力，還會(huì)直接弄壞水晶寶寶。因?yàn)樗z的吸水和保水能力十分強(qiáng)大，它被廣泛用于生理衛(wèi)生用品，比如：女士衛(wèi)生巾，紙尿褲等等。不過(guò)，水凝膠的用處可不只這一樣，它還可以應(yīng)用于可溶性創(chuàng)可貼、干細(xì)胞治療輔助劑、阻燃劑和隱形眼鏡中。那么，制作水晶寶寶的水凝膠為什么會(huì)這么強(qiáng)大呢？接下來(lái)，我們一起去一探究竟。

水凝膠簡(jiǎn)史

20世紀(jì)40年代前，人們一直都在使用橡膠，它的應(yīng)用十分廣泛。然而，在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)政府不得不尋找天然橡膠的替代品，因?yàn)榇蟛糠痔烊幌鹉z的產(chǎn)地都位于戰(zhàn)火紛飛的太平洋戰(zhàn)區(qū)。由此，化學(xué)家們開(kāi)始研究各種聚合物的性質(zhì)，最終，除了找到了丙烯酸酯合成橡膠的方法以外，各種聚合物也開(kāi)始應(yīng)用于人們的生活中，與聚合物很相似的水凝膠也進(jìn)入人們的生活。

在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，人們就開(kāi)始將水凝膠用作阻燃劑;20世紀(jì)60年代，各家各戶都開(kāi)始使用一次性尿布;同時(shí)，水凝膠也開(kāi)始被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域;從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，具有特殊性能的水凝膠開(kāi)始被注意，比如：PH（PH值體現(xiàn)酸堿度）敏感型水凝膠會(huì)根據(jù)環(huán)境的酸堿性不同，體積發(fā)生不同程度的溶脹或者收縮。這些特殊的性能導(dǎo)致科學(xué)家對(duì)水凝膠更感興趣了，關(guān)于水凝膠的研究也越來(lái)越深入。

凝膠和聚合物

重復(fù)的高分子（相對(duì)分子質(zhì)量比較大的分子，呈鏈狀結(jié)構(gòu)）在一定條件下互相連接，形成三維的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙中充滿了液體，這樣一種特殊的分散體系就是凝膠。如果分散體系中沒(méi)有分散介質(zhì)（比如液體或者氣體），僅僅只是許多重復(fù)的高分子單元連接在一起，這個(gè)內(nèi)部重復(fù)的高分子就被稱作聚合物。例如，高吸水樹(shù)脂是聚合物，它吸收膨脹后就變成了水凝膠。

起初，科學(xué)家們?cè)鴮⒕酆衔锖湍z歸類為一種物質(zhì)，經(jīng)?；Q著使用兩個(gè)名詞。不過(guò)，雖然凝膠和聚合物確實(shí)十分相像，兩者還是有很大的區(qū)別的。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，高吸水聚合物是分子中含有親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)的交聯(lián)型高分子。這兩個(gè)基團(tuán)正好位于一條長(zhǎng)鏈的兩端，當(dāng)高吸水聚合物遇到水分子時(shí)，親水端會(huì)歡天喜地地迎上去，把水分子團(tuán)團(tuán)圍住，而疏水端會(huì)“別過(guò)頭”去，在外面形成一圈屏障，水分子就這樣被包圍在聚合物分子里，很難出去，形成了水凝膠。而大多數(shù)種類的聚合物，比如：硫化橡膠，它們整個(gè)分子都是疏水的，它們不會(huì)吸收水分、膨脹。因此，在某些方面，水凝膠的應(yīng)用更加廣泛。

水凝膠的應(yīng)用

首先，水凝膠最簡(jiǎn)單的應(yīng)用就是紙尿褲和阻燃劑。一些動(dòng)作電影中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)爆炸場(chǎng)景，在這些場(chǎng)景中，演員經(jīng)常穿越火場(chǎng)，那么演員是如何避免受傷的呢？原來(lái)，他們的身上都涂有水和水凝膠的混合物，水被凝膠吸收后，就成為了不能被火穿透的保護(hù)層。

其實(shí)，水凝膠的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域就是眼科，尤其是應(yīng)用于隱形眼鏡中。很多愛(ài)美的女孩子喜歡戴隱形眼鏡，除了可以讓我們摘掉厚重沉悶的框架眼鏡，隱形眼鏡還有各種顏色和花紋，滿足我們的各種需求。隱形眼鏡是一種直接放置在角膜上，來(lái)改變角膜屈光率（影響光線在眼鏡的聚焦情況）的小型光學(xué)設(shè)備。如果隱形眼鏡的透氧性不好，它直接覆蓋在角膜表面時(shí)，會(huì)影響角膜的生理代謝過(guò)程，更嚴(yán)重一點(diǎn)，可能會(huì)造成眼部的病變。研究人員們對(duì)水凝膠進(jìn)行了改良，生產(chǎn)出了親水基團(tuán)的比例更大的硅水凝膠，這種水凝膠具有含水量高、透氧性好、表面濕潤(rùn)性好的特點(diǎn)。

水凝膠還是地球上最具生物相容性的材料之一，因?yàn)槲覀兩眢w的很多部分就是由水凝膠組成的，比如玻璃體（填充在眼球的空腔中）、肌腱和黏膜，因此，水凝膠在臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用也非常多。例如，水凝膠可以被注射到脊髓中，幫助治療脊髓損傷。脊髓損傷患者的脊髓組織之間會(huì)出現(xiàn)斷層，而且受損部位的一些神經(jīng)可能還存活著，如果這個(gè)時(shí)候在脊髓中植入支架，脊髓可能會(huì)再次受到傷害。此時(shí)，使用水凝膠來(lái)做支架，就能避免二次傷害。

目前，科學(xué)家們正在積極挖掘水凝膠各種各樣的應(yīng)用潛能。小到日常生活，大到治療疾病、改善環(huán)境，水凝膠正從方方面面影響著我們。