一、水凝胶介绍

水凝胶是一类具有三维高分子网络结构的材料，关于这类的材料存在着多种不同的定义。一般来说，研究比较广泛的水凝胶材料不仅要具有交联的网络结构，还具有一定的亲水性，结构中含有大量水分，在以水为分散介质的环境中能够发生溶胀现象。这类水凝胶材料在生物、环境、传感器等领域有着大量的研究成果。因此，我们将围绕这类应用对水凝胶材料的主要性能检测评价方法做出简要的介绍。

二、水凝胶力学测定仪仪器介绍

水凝胶力学测定仪是我公司推出的专业用于材料物性分析的高性能研究级机型。仪器采用了精良力量感应元、高性能电机及耐磨精准转轴，操作智能，且*.该款水凝胶力学测定仪特别适用于医药、化工材料的物性指标测定，如水凝胶的硬度、水凝胶刚性、水凝胶杨氏模量等指标、凝胶薄膜拉伸强度、树脂材料的屈服性能、药品刚性测定、凝胶的通针性测定等。通过对水凝胶材料可用于分析细胞外基质、仿生水凝胶材料如人造软骨的硬度、弹性、杨氏模量等物性指标进行客观分析。从而为水凝胶的研发、工艺优化及应用拓展提供客观分析数据。

三、水凝胶力学检测原理

高分子材料的物理力学性能是一项非常重要的性能指标。水凝胶的力学性能一般以杨氏模量（Young’s modulus）来表征。材料在弹性形变过程中，应力与应变之间的比例关系就是杨氏模量，也被称为弹性模量。目前测量杨氏模量的方法并不固定，主要有拉伸法，压缩法和压痕法等几类^[1]。拉伸法（Tensile test）简单易行，对材料施加一定拉力并测量形变即可计算杨氏模量。该实验是在规定的实验温度、速度和湿度的条件下，利用对样品施加沿纵轴方向的静态拉伸负荷，直至样品被拉断，在此过程中可以得到样品形变的应力-应变曲线，其中应力σ

σ=F/A，即单位横截面积所受力；

应变ε

ε=Δl/l₀，即材料拉伸形变长度较之原长的程度；

通过应力-应变曲线可以得到拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力以及拉伸弹性模量等。对于水凝胶来说，弹性模量是主要的力学表征参数。根据胡克定律，物体在弹性限度内，应力与应变成正比，其比值即是弹性（杨氏）模量E：

E=σ/ε；

弹性模量的大小反映了材料的硬度，弹性模量越大，材料越不容易发生形变。然而采用这种方法，水凝胶在拉伸过程中会失去部分含水量，影响测量结果，因此，有研究会采用将水凝胶置于水中进行测量的方法来减小误差。

图1 典型的应力-应变曲线

水凝胶应用在细胞领域时，常常需要与其他硬性材料结合在一起使用，这样一来利用拉伸法测量弹性模量就会受到硬性材料表面的影响，无法准确测量力学参数。因此，研究人员利用压缩模量替代拉伸模量来表征材料的弹性模量。测量材料压缩模量的方法叫做压缩法（Compression test）。压缩法是基于万能试验机等仪器，对柱状样品施加压力，测量样品压缩形变，得到应力-应变图。从图中选择合适的应变范围，并对该区域内曲线作斜率得到压缩模量。

四、水凝胶力学测定仪规格参数：

1.测试方法全面：单次测试、重复测试，全质构测试，疲劳测试，蠕动测试，弹性恢复等，数据分析时，用户可直接指选所要的参数，内置软件即可自动计算结果。

2.仪器操作便捷：（1）实验过程通过7.0英寸大触摸屏完成。无需连接电脑，只需点击触摸屏上的对话框可以进行仪器各种操作。具有用户管理、实验方法录入、实验控制管理、结果分析、硬件设置等功能；（2）通过软件操作，可以导入自带方法库，数据直接呈现，无需编程。

3.数据直观实时显示：屏幕显示实时变化曲线，曲线含有标度，可放大缩小查看曲线。用户直观看到检测数据的变化。

8.结果分析读取便捷：可选配触摸屏上自动进行曲线的结果分析。自带USB接口，通过点触屏幕保存数据，保存数据可使用办公软件打开。具有检测数据保密功能。

9．仪器多重自我保护功能：数据可紧急停止、上下极限控制装置、力量感应元过载保护。

10.软件操作便捷、功能齐全：软件具有分析数据、知识演示的功能。中英文随时切换，进行各类样品的质构分析与物性测试。软件测试过程中，软件带有实时显示框，检测过程数据可以实时显示，用户可直接观察检测图谱变化。目前软件著作权的软件具有以下几大特殊功能：

软件自带有方法库

软件自带教学视频：