碳纳米管复合水凝胶的制备方法与流程

本发明属于高分子材料制备技术领域，涉及一种碳纳米管复合水凝胶的制备方法。

背景技术：

水凝胶属于亲水性的聚合物，能够吸水后溶胀且保留大量的水并能维持其三维网络结构。一般来说，水凝胶是通过化学或者物理交联的，化学交联的水凝胶之间通过共价键交联，是不溶于水的，而物理交联的水凝胶之间通过范德华力、离子相互作用、氢键或疏水相互作用，这些物理凝胶具有溶胶-凝胶可逆性。然而水凝胶作为一种软而湿的材料，它的机械强度弱、稳定性差、易吸收大量的水而溶胀以及疏松多孔的结构导致水分易流失，极易受到破坏，这样就对水凝胶的应用产生了极大的限制，所以制备高强度、热稳定性、高水分含量以及低溶胀率水凝胶成为研究的热点。其中典型的高强度水凝胶主要指有机/无机纳米复合水凝胶、拓扑水凝胶、双网络水凝胶及离子型水凝胶等。

三维网络结构的水凝胶分子量被认为是无限的，当外界环境发生微小变化时(包括ph值，温度，电场，离子强度，盐型，溶剂，外部应力或光)，响应型凝胶能够可逆改变体积来响应，由于三网络水凝胶独特的网络结构和表面性质，得到了广泛的研究和应用。

随着纳米科技和复合技术的进步，有机/无机纳米复合水凝胶成为了研究的热点。碳纳米管作为一种无机材料，结构却与高分子材料及其相似并且具有优秀的力学性能和柔韧性。碳纳米管(carbonnanotubes,cnts)具有超高的长径比、独特的单层或多层管状结构和优异的力学性能和物理性能，如高强度、高导热、高导电性能和低热膨胀系数等，被视为制备高性能复合材料较为理想的增强体。近年来，国内外学者对碳纳米管增强聚合物基复合材料的研究取得了很大进展。jing将pcl(聚己酸内酯二元醇)接枝到经混酸改性过的cnts表面，得到功能化的碳纳米管(mwcnt-pcl)，并利用功能化碳纳米管和聚氨酯(pu)制备了一种纳米复合水凝胶。通过扫描电镜(sem)和透射电镜(tem)发现功能化碳纳米管在聚氨酯体系中分散良好。红外光谱(ftir)和拉曼光谱(raman)结果表明，聚合物分子链与碳纳米管之间存在着较强的相互作用。力学性能测试结果显示纳米复合材料的抗张强度及模量分别增加了51.2％和33.5％。此外，zhang将化学修饰的碳纳米管复合到纤维素凝胶中，发现该凝胶的溶胀度随碳纳米管含量的增加而减小，且高溶胀度时凝胶的抗压强度为83kpa，最大应变为99.98％，同时该纳米凝胶材料也可用于药物释放和生物工程方面。除此之外碳纳米管复合水凝胶在染料吸附、电池材料方面也有重要应用。duman发现碳纳米管复合凝胶材料可快速吸附染料中的亚甲基蓝阳离子。zheng利用cnts良好的力学导电性，将cnts和纳米颗粒及导电聚合物凝胶制备成了高效能的锂电极。该复合材料具有较好的力学性能、导电性以及良好的离子运输能力，适用于超级电容器和电池等方面。另外，为了改善纳米填料的性能，根据材料结构、性能互补的原理，可将两种或多种纳米填料复合后得到性能更加优异的复合填充物。ma将二维go和一维cnts通过γ射线辐照制备了3d网状结构的石墨烯/碳纳米管(go/cnts)杂化填充物，利用原位自由基聚合法将其复合到聚乙烯醇(pva)水凝胶网络中。测试结果表明，go/cnts杂化填充物均匀分散在凝胶结构中，并且go/cnts和pva体系之间存在较强的共价键、氢键等相互作用力。同时，当纳米杂化填料go/cnts的质量分数为1％时，纳米复合水凝胶的力学性质及热稳定性比不添加go/cnts的pva纯凝胶有了较大提高，如拉伸强度提高了56％，达到8.19×10⁴kpa；杨氏模量提高了33.6％，达到3.9×10⁶kpa。然后wang将金属铁离子和丙烯酸配位络合制备第二层物理交联的复合水凝胶，以上研究提供了将不同形貌的纳米填料结合为一体的策略，为以后增强复合材料相关性能的研究提供一种新的思路和方法。通过将碳纳米管引入琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇三网络水凝胶中，可以有效的提高水凝胶热稳定性、机械性能、水分含量和低溶胀率，扩大其在工业、生物、医疗等领域的应用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种碳纳米管复合水凝胶的制备方法，针对水凝胶的机械强度弱、稳定性差、易吸收大量的水而溶胀以及疏松多孔的结构导致水分易流失的缺点，通过改变三网络水凝胶的技术路线，加入碳纳米管并采用一种新的制备方法，从而提高了水凝胶的热稳定性、机械性能和水分含量，具有低溶胀率。

本发明是这样实现的：

一种碳纳米管复合水凝胶的制备方法，所述碳纳米管复合水凝胶包括以下质量比的原料：0～2％的琼脂、0～5％的聚乙烯醇、30％～50％的丙烯酸、0～2％的九水合硝酸铁、0～1％的交联剂、0～1％的引发剂、50％～60％的水和0～1％的改性碳纳米管；

其具体制备方法包括以下步骤：

s1、按上述质量比称取琼脂、聚乙烯醇、丙烯酸和占原料水总量90％的第一原料水，加入到第一反应器中，在氮气保护下排除第一反应器中的空气，并将第一反应器在密封状态下置于85～95℃的油浴锅中加热5～10min，连续搅拌形成均匀的溶液后，将第一反应器冷却至室温，并置于-1～-10℃低温环境中1～5min，形成物理交联的第一层琼脂网络；

s2、将改性碳纳米管、九水合硝酸铁、交联剂、引发剂和剩余10％的第二原料水加入第二反应器中，搅拌均匀；

s3、在氮气保护下将第二反应器中的溶液加入到第一反应器中，混合均匀；

s4、将第一反应器中的混合溶液加入到第三反应器中，密封，将第三反应器在60℃的水浴中反应2～6h，自由基聚合形成具有协同配位作用的第二层丙烯酸-铁离子网络，将制备的凝胶取出；

s5、将取出的凝胶在-10～-20℃下冷冻2～6h，然后在室温下解冻2～6h，如此循环2～5次形成水凝胶物理交联的第三层聚乙烯醇网络，最终得到碳纳米管复合水凝胶。

优选的，改性碳纳米管为酸化后的碳纳米管，具体的酸化过程为：将碳纳米管浸泡在体积比为1：3的hno3和h2so4的混合酸溶液中超声5h然后用去离子水反复稀释、抽滤和冷冻干燥。

优选的，碳纳米管酸化过程中超声机里的水更换2～3次，使碳纳米管具有更好的分散效果。

优选的，酸化后的碳纳米管使用前经研磨处理进行分散。

优选的，所述交联剂为n，n’亚甲基双丙烯酰胺。

优选的，所述引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾组成的混合引发剂体系。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种碳纳米管复合水凝胶的制备方法，通过改进技术路线，提供一种全新的制备方法：采用一锅煮的制备方法先冷却形成物理交联的第一层脆的、易碎的琼脂网络，自由基聚合形成第二层强的、坚韧的离子协同配位作用的丙烯酸-铁离子网络，通过冷冻解冻循环形成物理交联的第三层聚乙烯醇网络，同时在三重网络中引入碳纳米管作为交联点增强凝胶的交联度形成共价键和氢键，最终制得碳纳米管复合水凝胶，其改善了水凝胶自身的机械强度弱、稳定性差、易吸收大量的水而溶胀以及疏松多孔的结构导致水分易流失的缺点，引入改性的碳纳米管作为网络交联点增强凝胶的交联度形成共价键和氢键，使得最终制得的水凝胶具有良好的热稳定性、高机械强度、高水分含量以及低溶胀率。

附图说明

图1为碳纳米管改性前后的傅里叶转换红外光谱图；

图2为碳纳米管改性前后的x射线衍射光谱图；

图3为碳纳米管改性前后的分散性对照图；

图4为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的傅里叶转换红外光谱图；

图5为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的x射线衍射光谱图；

图6为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的热重曲线图；

图7a为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的拉伸曲线图；

图7b为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的压缩曲线图；

图8a为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的溶胀率；

图8b为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的水分含量图；

图8c为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的凝胶率图；

图9a为本发明的碳纳米管复合水凝胶的扫描电镜图；

图9b为本发明的碳纳米管复合水凝胶的扫描电镜图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和性能方面。

本发明制备碳纳米管复合水凝胶所采用的原料包括以下质量比的组分：0～2％的琼脂、0～5％的聚乙烯醇、30％～50％的丙烯酸、0～2％的九水合硝酸铁、0～1％的交联剂、0～1％的引发剂、50％～60％的水和0～1％的改性碳纳米管。

改性纳米管为酸化后的碳纳米管，具体的酸化过程为：将碳纳米管浸泡在体积比为1：3的hno3和h2so4的混合酸溶液中超声5h然后用去离子水反复稀释、抽滤、冷冻干燥。碳纳米管酸化过程中超声机里的水更换2～3次，使碳纳米管具有更好的分散效果。酸化后的碳纳米管使用前经研磨处理进行分散。图1为碳纳米管改性前后的傅里叶转换红外光谱图，从图中可以看出，经过酸化后的碳纳米管表面官能团衍生化了，改变了碳纳米管的表面结构并在其表面成功的引入了羟基官能团；图2为碳纳米管改性前后的x射线衍射光谱图，酸化后的碳纳米管缠绕度降低，不会出现堆结的现象；图3为碳纳米管改性前后的分散性对照图，改性碳纳米管在水中具有很好的分散性。

优选的，交联剂为n，n’亚甲基双丙烯酰胺。引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾组成的混合引发剂体系。制备前首先配制浓度为5～20mg/ml的交联剂水溶液和引发剂水溶液。

本发明的碳纳米管复合水凝胶的制备方法具体包括以下步骤：

s1、按上述质量比称取琼脂、聚乙烯醇、丙烯酸和占原料水总量90％的第一原料水，加入到第一反应器中，在氮气保护下排除第一反应器中的空气，并将第一反应器在密封状态下置于85～95℃的油浴锅中加热5～10min，在油浴锅中加热时间不宜太长不能超过10min否则容易引发聚合反应，连续搅拌形成均匀的溶液后，将第一反应器冷却至室温，并置于-1～-10℃低温环境中1～5min，形成物理交联的第一层琼脂网络；

s2、将改性碳纳米管、九水合硝酸铁、交联剂、引发剂和剩余10％的第二原料水加入第二反应器中，搅拌均匀；

s3、在氮气保护下将第二反应器中的溶液快速的加入到第一反应器中，混合均匀，快速加入进行混合是为了防止铁离子和丙烯酸反应放热引发聚合；

s4、将第一反应器中的混合溶液加入到第三反应器中，密封，密封为了阻止混合溶液接触空气引发反应，将第三反应器在60℃的水浴中反应2～6h，自由基聚合形成具有协同配位作用的第二层丙烯酸-铁离子网络，将制备的凝胶取出；

s5、将取出的凝胶在-10～-20℃下冷冻2～6h，然后在室温下解冻2～6h，如此循环2～5次形成水凝胶物理交联的第三层聚乙烯醇网络，最终得到碳纳米管复合水凝胶。

本发明制得的碳纳米管复合水凝胶实质为琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶。

实施例1

s1、称取0.15g琼脂、0.15g聚乙烯醇、4g丙烯酸和4.9797ml水，加入到第一反应器中，在氮气保护下排除第一反应器中的空气，并将第一反应器在密封状态下置于95℃的油浴锅中加热5min，连续搅拌形成均匀的溶液后，将第一反应器冷却至室温，并置于-3℃环境中5min，形成物理交联的第一层琼脂网络；

s2、分别配置浓度为10mg/ml的交联剂水溶液和引发剂水溶液，将0.001g酸化碳纳米管、0.12ml交联剂水溶液、0.2ml引发剂水溶液、0.15g九水合硝酸铁和0.5533ml水加入第二反应器中，搅拌均匀；

s3、在氮气保护下将第二反应器中的溶液加入到第一反应器中，混合均匀；

s4、将第一反应器中的混合溶液加入到第三反应器中，密封，将第三反应器在60℃的水浴中反应3h，自由基聚合形成具有协同配位作用的第二层丙烯酸-铁离子网络，将制备的凝胶取出；

s5、将取出的凝胶在-10℃下冷冻2h，然后在室温下解冻2h，如此循环3次形成水凝胶物理交联的第三层聚乙烯醇网络，最终得到碳纳米管复合水凝胶。

实施例2

s1、称取0.15g琼脂、0.25g聚乙烯醇、4g丙烯酸和4.8897ml水，加入到第一反应器中，在氮气保护下排除第一反应器中的空气，并将第一反应器在密封状态下置于95℃的油浴锅中加热10min，连续搅拌形成均匀的溶液后，将第一反应器冷却至室温，并置于-3℃环境中5min，形成物理交联的第一层琼脂网络；

s2、分别配置浓度为10mg/ml的交联剂水溶液和引发剂水溶液，将0.001g酸化碳纳米管、0.12ml交联剂水溶液、0.2ml引发剂水溶液、0.15g九水合硝酸铁、0.5433ml水加入第二反应器中，搅拌均匀；

s3、在氮气保护下将第二反应器中的溶液加入到第一反应器中，混合均匀；

s4、将第一反应器中的混合溶液加入到第三反应器中，密封，将第三反应器在60℃的水浴中反应3h，自由基聚合形成具有协同配位作用的第二层丙烯酸-铁离子网络，将制备的凝胶取出；

s5、将取出的凝胶在-15℃下冷冻6h，然后在室温下解冻2h，如此循环4次形成水凝胶物理交联的第三层聚乙烯醇网络，最终得到碳纳米管复合水凝胶。

实施例3

s1、称取0.2g琼脂、0.25g聚乙烯醇、4g丙烯酸和4.8447ml水，加入到第一反应器中，在氮气保护下排除第一反应器中的空气，并将第一反应器在密封状态下置于85℃的油浴锅中加热8min，连续搅拌形成均匀的溶液后，将第一反应器冷却至室温，并置于-5℃环境中3min，形成物理交联的第一层琼脂网络；

s2、分别配置浓度为10mg/ml的交联剂水溶液和引发剂水溶液，将0.001g酸化碳纳米管、0.6ml交联剂水溶液、1ml引发剂水溶液、0.15g九水合硝酸铁、0.5383ml水加入第二反应器中，搅拌均匀；

s3、在氮气保护下将第二反应器中的溶液加入到第一反应器中，混合均匀；

s4、将第一反应器中的混合溶液加入到第三反应器中，密封，将第三反应器在60℃的水浴中反应4h，自由基聚合形成具有协同配位作用的第二层丙烯酸-铁离子网络，将制备的凝胶取出；

s5、将取出的凝胶在-20℃下冷冻6h，然后在室温下解冻2h，如此循环5次形成水凝胶物理交联的第三层聚乙烯醇网络，最终得到碳纳米管复合水凝胶。

实施例4

s1、称取0.2g琼脂、0.25g聚乙烯醇、3.5g丙烯酸和5.2866ml水，加入到第一反应器中，在氮气保护下排除第一反应器中的空气，并将第一反应器在密封状态下置于85℃的油浴锅中加热8min，连续搅拌形成均匀的溶液后，将第一反应器冷却至室温，并置于-5℃环境中3min，形成物理交联的第一层琼脂网络；

s2、分别配置浓度为10mg/ml的交联剂水溶液和引发剂水溶液，将0.01g酸化碳纳米管、0.6ml交联剂水溶液、1ml引发剂水溶液、0.15g九水合硝酸铁和0.5874ml水加入第二反应器中，搅拌均匀；

s3、在氮气保护下将第二反应器中的溶液加入到第一反应器中，混合均匀；

s4、将第一反应器中的混合溶液加入到第三反应器中，密封，将第三反应器在60℃的水浴中反应5h，自由基聚合形成具有协同配位作用的第二层丙烯酸-铁离子网络，将制备的凝胶取出；

s5、将取出的凝胶在-20℃下冷冻6h，然后在室温下解冻6h，如此循环2次形成水凝胶物理交联的第三层聚乙烯醇网络，最终得到碳纳米管复合水凝胶。

实施例5

s1、称取0.2g琼脂、0.25g聚乙烯醇、3.5g丙烯酸和5.1894ml水，加入到第一反应器中，在氮气保护下排除第一反应器中的空气，并将第一反应器在密封状态下置于90℃的油浴锅中加热8min，连续搅拌形成均匀的溶液后，将第一反应器冷却至室温，并置于-10℃环境中5min，形成物理交联的第一层琼脂网络；

s2、分别配置浓度为15mg/ml的交联剂水溶液和引发剂水溶液，将0.01g酸化碳纳米管、0.6ml交联剂水溶液、1ml引发剂水溶液、0.25g九水合硝酸铁和0.5766ml水加入第二反应器中，搅拌均匀；

s3、在氮气保护下将第二反应器中的溶液加入到第一反应器中，混合均匀；

s4、将第一反应器中的混合溶液加入到第三反应器中，密封，将第三反应器在60℃的水浴中反应6h，自由基聚合形成具有协同配位作用的第二层丙烯酸-铁离子网络，将制备的凝胶取出；

s5、将取出的凝胶在-20℃下冷冻3h，然后在室温下解冻6h，如此循环3次形成水凝胶物理交联的第三层聚乙烯醇网络，最终得到碳纳米管复合水凝胶。

实施例6

s1、称取0.15g琼脂、0.25g聚乙烯醇、4g丙烯酸和4.8843ml水，加入到第一反应器中，在氮气保护下排除第一反应器中的空气，并将第一反应器在密封状态下置于90℃的油浴锅中加热8min，连续搅拌形成均匀的溶液后，将第一反应器冷却至室温，并置于-10℃环境中5min，形成物理交联的第一层琼脂网络；

s2、分别配置浓度为15mg/ml的交联剂水溶液和引发剂水溶液，将0.005g酸化碳纳米管、0.6ml交联剂水溶液、0.6ml引发剂水溶液、0.15g九水合硝酸铁和0.5427ml水加入第二反应器中，搅拌均匀；

s3、在氮气保护下将第二反应器中的溶液加入到第一反应器中，混合均匀；

s4、将第一反应器中的混合溶液加入到第三反应器中，密封，将第三反应器在60℃的水浴中反应6h，自由基聚合形成具有协同配位作用的第二层丙烯酸-铁离子网络，将制备的凝胶取出；

s5、将取出的凝胶在-20℃下冷冻5h，然后在室温下解冻2h，如此循环2次形成水凝胶物理交联的第三层聚乙烯醇网络，最终得到碳纳米管复合水凝胶。

实施例7

s1、称取0.2g琼脂、0.25g聚乙烯醇、4g丙烯酸和4.7412ml水，加入到第一反应器中，在氮气保护下排除第一反应器中的空气，并将第一反应器在密封状态下置于90℃的油浴锅中加热10min，连续搅拌形成均匀的溶液后，将第一反应器冷却至室温，并置于-8℃环境中4min，形成物理交联的第一层琼脂网络；

s2、分别配置浓度为20mg/ml的交联剂水溶液和引发剂水溶液，将0.05g酸化碳纳米管、0.7ml交联剂水溶液、0.9ml引发剂水溶液、0.2g九水合硝酸铁和0.5268ml水加入第二反应器中，搅拌均匀；

s3、在氮气保护下将第二反应器中的溶液加入到第一反应器中，混合均匀；

s4、将第一反应器中的混合溶液加入到第三反应器中，密封，将第三反应器在60℃的水浴中反应6h，自由基聚合形成具有协同配位作用的第二层丙烯酸-铁离子网络，将制备的凝胶取出；

s5、将取出的凝胶在-20℃下冷冻6h，然后在室温下解冻2h，如此循环3次形成水凝胶物理交联的第三层聚乙烯醇网络，最终得到碳纳米管复合水凝胶。

采用红外光谱仪对水凝胶进行结构表征，图4为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的傅里叶转换红外光谱图，从图中可以直观的看到这3个三网络水凝胶的红外吸收峰出现在相同的位置表明碳纳米管表面被凝胶完全包裹，作为凝胶网络的交联点。在图中可以得到在3400cm^-1左右是-oh和c-oh的强的伸展振动峰，在1710cm^-1左右出现弱的c＝o震动峰，1450cm^-1左右出现的是c-o-h弯曲振动峰，出现在1260cm^-1和1130cm^-1的吸收振动峰是n-h和c-n键来源于交联剂。

利用x-射线衍射仪对水凝胶进行结构表征，图5为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的x射线衍射光谱图，从图中我们观察到添加碳纳米管的琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶吸收峰的强度出现了明显的变小，而且吸收峰变矮变窄说明碳纳米管的加入提高了分子链的交联度有利于产生结晶。

利用热重分析仪对水凝胶进行结构表征，图6为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的热重曲线图，从图中可以得知琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶在50～150℃之间并没有出现明显的质量减少直到387℃才出现明显的质量下降曲线，说明凝胶交联度的提高以及分子链与碳纳米管之间的共价键使网络更加紧密稳定促使水凝胶的热稳定性得以提高。

通过万能试验机对水凝胶进行拉伸压缩性能测试，图7a为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的拉伸曲线图，图7b为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的压缩曲线图，琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶分别在100n和3000n的传感器下测试拉伸和压缩性能，其拉伸应力和断裂应变可以达到1.5mpa、14.24mm/mm，并且在80％的形变下凝胶的压缩应力可以达到1.69mpa。

在室温下测试不同时间下水凝胶的溶胀率，图8a为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的溶胀率，图8b为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的水分含量图，在40℃下测试水凝胶的水分含量与时间的关系，琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的溶胀率较低，且水分含量较高，图8c为琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶的凝胶率图，将相同尺寸大小的琼脂/丙烯酸/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇、琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶置于冷冻干燥机内冷冻干燥，琼脂/丙烯酸-铁离子/聚乙烯醇/碳纳米管三网络水凝胶凝胶率最低，其网络结构中未反应的单体和聚合物较多；图9a为本发明的碳纳米管复合水凝胶的扫描电镜图，图9b为本发明的碳纳米管复合水凝胶的扫描电镜图，由于水凝胶加入碳纳米管后其网络结构中并未形成疏松多孔的结构，而是碳纳米管起到了交联点的作用使分子链的交联度得到提高，并与凝胶分子链产生强的共价键阻止水分进入凝胶网络以及水分在温度升高时流失。

综上，本发明制得的水凝胶具有良好的热稳定性、高机械强度、高水分含量以及低溶胀率。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。