[发明专利]一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜及其制备方法

权利要求书

1.一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜，其特征是该杂化凝胶膜以海藻酸钠为高分子骨架，以丙烯酰胺及其衍生物为聚合单体，加入化学交联剂，以金属盐水溶液为离子交联剂，加入无机纳米粒子作为增强剂，在具有图案化的硅片基体表面引发聚合，得到的杂化凝胶膜具有高弹性和高韧性且表面具有特定图案。

2.如权利要求1所述的一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：

a)先后分别用稀盐酸、无水乙醇和去离子水清洗具有图案化的硅片，然后60-80℃真空干燥8-24h，得到干燥后的图案化硅片；

b)称取5-15g聚合单体，0.5-2g海藻酸钠，聚合单体质量百分比0.03％-0.15％的交联剂，一起溶于50-100ml去离子水中，搅拌溶解均匀，然后加入聚合单体质量百分比1％-200％的增强剂，超声分散均匀后再加入聚合单体质量百分比0.1％-5％的过硫酸铵，聚合单体质量百分比0.1％-5％的亚硫酸氢钠和聚合单体质量百分比0.01％-2％的四甲基乙二胺，搅拌分散均匀后，立即将该溶液倒入步骤a)处理过的图案化硅片上，用厚度为20-3000μm的刮膜棒刮平，形成均匀厚度的膜，真空脱泡，在N₂保护下引发聚合，反应8-24h，得到化学交联的表面图案化凝胶膜；

c)将步骤b)得到的化学交联的凝胶用0.01％-10％的金属盐水溶液浸泡0.5-24h，用去离子水洗去表面的盐溶液，得到表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜。

3.如权利要求2所述的一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜的制备方法，其特征是所述聚合单体的为双丙酮丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的任意一种或两种以上混合物。

4.如权利要求2所述的一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜的制备方法，其特征是所述的金属盐水溶液为硫酸铜、氯化锌、氯化钡、氯化铁、氯化铝、氯化钙、磷酸二氢钙、硫酸钙、硝酸钙、葡萄糖酸钙、磷酸氢钙、乳酸钙水溶液中的任意一种或两种以上混合物。

5.如权利要求2所述的一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜的制备方法，其特征是所述的交联剂为二乙烯基苯、二异氰酸酯、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、羟甲基三聚氰胺醚化物中的任意一种或两种以上混合物。

6.如权利要求2所述的一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜的制备方法，其特征是所述的图案化硅片为波浪线、窄直条纹、宽直条纹、圆柱形状和方格图案中的任意一种或两种以上图案组合。

7.如权利要求2所述的一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜的制备方法，其特征是所述的增强剂为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米羟基磷灰石、纳米粘土、碳纳米管、石墨烯、纳米碳酸钙、纳米氧化锌中的任意一种或两种以上混合物。

8.如权利要求2所述的一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜的制备方法，其特征是所述的引发聚合方式为自由基引发、微波辐射引发、紫外光引发、高能电子束引发、伽马射线引发、等离子引发中的任意一种。

9.如权利要求2所述的一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜的制备方法，其特征是依靠图案化硅片的印刷作用，在高强度高韧性的杂化凝胶膜表面印出图案。

10.如权利要求2所述的一种表面图案化高强度高韧性杂化凝胶膜的制备方法，其特征是制备方法工艺简单，成本低，该凝胶在组织工程、干细胞培养及再生医学等领域有良好的应用前景。