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随着臭氧层空洞的扩大,地球表面紫外线辐射量激增,对人类的健康造成了较大威胁。因此,急需对紫外光进行实时监测。钼酸铵（Mo7）作为低毒性、廉价且变色波长范围广的无机紫外光致变色材料,可以用来制备监测紫外线的装置。羧甲基纤维素（CMC）是水凝胶的常见基体之一,以CMC为基体的水凝胶具有生物相容性好、可降解以及延展性优异等特点,是紫外光致变色材料的良好载体。本文将紫外光致变色介质Mo7引入到羧甲基纤维素/丙烯酰胺双组分水凝胶网络中,制备出对紫外光响应变色的紫外光致变色水凝胶。通过添加变色促进剂木质素磺酸钠（LGSNa）、抗冻剂甘油（Gl）,并改进水凝胶的制备方法,提高了水凝胶的综合性能,同时探究其在紫外线检测和视觉信息存储方面的应用。具体内容分为以下三个部分:首先制备了丙烯酰胺（PAAm）单组分水凝胶和CMC/PAAm双组分互穿网络水凝胶,分析对比两者的溶胀性能和力学性能,发现后者综合性能均优于前者,更适合作为光致变色水凝胶的基体。于是采用浸泡法,将光致变色介质Mo7引入CMC/PAAm水凝胶网络中,制备出CMC/PAAm-Mo7光致变色水凝胶。探究了不同浸泡时间、不同浸泡液初始浓度对CMC/PAAm水凝胶吸附Mo7吸附量的影响。实验证明,CMC/PAAm水凝胶在0.1 mol/L Mo7溶液中浸泡4 h浸泡效果最好。在该条件下制得的CMC/PAAm-Mo75水凝胶具有最佳的光致变色性能,对紫外光最敏感,并且经过多次变色-褪色循环后仍保有良好的变色性能,可多次使用。因此,CMC/PAAm-Mo75水凝胶可用于紫外光监测和视觉信息存储。为了改善CMC/PAAm-Mo7水凝胶的光致变色性能,提高其对紫外光的敏感度,在CMC/PAAm-Mo7水凝胶中引入光致变色增强剂LGSNa,制备出了CMC/PAAm-Mo7-LGSNa水凝胶。结果表明,添加适量LGSNa能增大水凝胶在浸泡过程中对Mo7的吸附量,进而增强水凝胶的变色性能。当LGSNa的添加量为10 mg时,制得的CMC/PAAm-Mo7-LGSNa3水凝胶对Mo7的吸附量达到最大,光致变色性能最强,对紫外光最灵敏。相比于CMC/PAAm-Mo75水凝胶,对紫外光的响应时间从10 min降低至3 min,同时CMC/PAAm-Mo7-LGSNa3水凝胶的褪色性能几乎没有变化,依然保有良好的循环使用和视觉信息存储功能。然而,浸泡过程会降低水凝胶的力学性能,但添加适量的LGSNa可在一定程度上缓解浸泡工艺带来的力学性能损失。浸泡处理后,与没有添加LGSNa的CMC/PAAm-Mo75水凝胶相比,添加了10 mg LGSNa的CMC/PAAm-Mo7-LGSNa3水凝胶的断裂应变从120%上升到155%,断裂应力从0.01 MPa增加到0.015 MPa。为了彻底解决浸泡工艺导致水凝胶力学性能降低的问题,将浸泡法改为共混法在水凝胶网络中引入Mo7,并添加抗冻剂/交联剂Gl,合成了抗冻柔性光致变色水凝胶。结果表明,当添加Gl质量比为20%,Mo7添加量为0.8 g,LGSNa添加量为10 mg时,制得的CMC/PAAm-Mo70.8-Gl0.2-LGSNa10水凝胶的光致变色性能最佳,触发变色时间从3 min缩短至30 s,储存信息耐久度由12 h延长到24 h。同时与浸泡法制得的CMC/PAAm-Mo7-LGSNa3水凝胶相比,共混法制得的CMC/PAAm-Mo70.8-Gl0.2-LGSNa10水凝胶拥有更好的力学性能,断裂应变从155%上升到230%,断裂应力从0.015 MPa上升到0.039 MPa,解决了浸泡法导致水凝胶力学性能下降的问题。此外,CMC/PAAm-Mo70.8-Gl0.2-LGSNa10水凝胶也拥有一定的抗冻性能,冻融温度达到-51℃,在-30℃下保存8 h后变色性能和力学性能只有略微减弱。因此该水凝胶有更广阔的应用前景,能在低温环境下对紫外线进行监测,并储存视觉信息。