二元溶剂凝胶的本构模型

马杰，贾正*，瞿绍兴，二元溶剂凝胶的本构模型，应用力学学报，87(8)，081010 (2020)

水凝胶是含有大量单一溶剂(即水)的聚合链网络。高度的水合作用不仅赋予了水凝胶优异的生物相容性，但也产生了一些缺点，包括高挥发性和不能承载疏水药物。为了提高水凝胶的通用性以满足不同应用的要求，人们制造了双溶剂凝胶(例如，在水乙醇中的凝胶)，希望利用水和其他有机溶剂的优点。在本文中，为了理解二元溶剂凝胶的基本力学，我们建立了一个基于扩展的Flory-Huggins晶格理论的自由能函数，并推导了平衡方程的本构模型。然后，我们应用该模型来检验二元溶剂凝胶在机械力或几何约束下的力学行为。该模型能较好地捕捉到双溶剂凝胶的一些实验结果，如不溶性效应。特别地，我们使用该模型来分析由附着在被动聚合物衬底上的二元溶剂凝胶膜组成的双层软致动器。所提出的模型可以为基于二元溶剂凝胶的新型软机器的设计提供见解。