水晶寶寶用處大

琉花

我們小時候都玩過一種泡在水里就會變大的珠子，這種珠子一般叫做水晶寶寶或者水精靈。其實水晶寶寶是一種水凝膠，水凝膠的保水性非常強，因此，當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擠出來，有時一用力，還會直接弄壞水晶寶寶。因為水凝膠的吸水和保水能力十分強大，它被廣泛用于生理衛生用品，比如：女士衛生巾，紙尿褲等等。不過，水凝膠的用處可不只這一樣，它還可以應用于可溶性創可貼、干細胞治療輔助劑、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這么強大呢？接下來，我們一起去一探究竟。

水凝膠簡史

20世紀40年代前，人們一直都在使用橡膠，它的應用十分廣泛。然而，在第二次世界大戰期間，美國政府不得不尋找天然橡膠的替代品，因為大部分天然橡膠的產地都位于戰火紛飛的太平洋戰區。由此，化學家們開始研究各種聚合物的性質，最終，除了找到了丙烯酸酯合成橡膠的方法以外，各種聚合物也開始應用于人們的生活中，與聚合物很相似的水凝膠也進入人們的生活。

在戰爭時期，人們就開始將水凝膠用作阻燃劑;20世紀60年代，各家各戶都開始使用一次性尿布;同時，水凝膠也開始被應用到醫學領域;從20世紀70年代開始，具有特殊性能的水凝膠開始被注意，比如：PH（PH值體現酸堿度）敏感型水凝膠會根據環境的酸堿性不同，體積發生不同程度的溶脹或者收縮。這些特殊的性能導致科學家對水凝膠更感興趣了，關于水凝膠的研究也越來越深入。

凝膠和聚合物

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

起初，科學家們曾將聚合物和凝膠歸類為一種物質，經常互換著使用兩個名詞。不過，雖然凝膠和聚合物確實十分相像，兩者還是有很大的區別的。從化學結構上來看，高吸水聚合物是分子中含有親水性基團和疏水性基團的交聯型高分子。這兩個基團正好位于一條長鏈的兩端，當高吸水聚合物遇到水分子時，親水端會歡天喜地地迎上去，把水分子團團圍住，而疏水端會“別過頭”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。而大多數種類的聚合物，比如：硫化橡膠，它們整個分子都是疏水的，它們不會吸收水分、膨脹。因此，在某些方面，水凝膠的應用更加廣泛。

水凝膠的應用

首先，水凝膠最簡單的應用就是紙尿褲和阻燃劑。一些動作電影中經常會出現爆炸場景，在這些場景中，演員經常穿越火場，那么演員是如何避免受傷的呢？原來，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層。

其實，水凝膠的一個重要應用領域就是眼科，尤其是應用于隱形眼鏡中。很多愛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，來改變角膜屈光率（影響光線在眼鏡的聚焦情況）的小型光學設備。如果隱形眼鏡的透氧性不好，它直接覆蓋在角膜表面時，會影響角膜的生理代謝過程，更嚴重一點，可能會造成眼部的病變。研究人員們對水凝膠進行了改良，生產出了親水基團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、表面濕潤性好的特點。

水凝膠還是地球上最具生物相容性的材料之一，因為我們身體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，水凝膠在臨床醫學上的應用也非常多。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出現斷層，而且受損部位的一些神經可能還存活著，如果這個時候在脊髓中植入支架，脊髓可能會再次受到傷害。此時，使用水凝膠來做支架，就能避免二次傷害。

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