铕键合丙烯酸酯 - 丙烯酰胺水凝胶：优化混凝土性能的创新之选

为解决传统丙烯酸水凝胶在混凝土应用中保水能力有限、与混凝土界面粘附弱等问题，研究人员合成铕键合丙烯酸 - 丙烯酰胺水凝胶（PEu-(AA-co-AM)）。结果显示其能改善混凝土性能，该研究为相关水凝胶设计提供理论依据，助力混凝土工程应用。

　　在建筑领域，混凝土是当之无愧的 “主角”，然而它却有着自己的 “烦恼”。在混凝土内部固化过程中，需要适量的水分来促进水泥的水化反应，就像植物生长需要水分一样。传统的丙烯酸水凝胶虽然具备一定的吸水和 pH 响应特性，能够在一定程度上调节混凝土内部湿度，促进水化，但它却存在两个明显的 “短板”。一方面，它的保水能力不足，难以满足混凝土长期固化过程的水分需求；另一方面，它与混凝土基体的界面粘附力较弱，在释放水分后容易发生收缩，进而在混凝土内部产生微孔，这些微孔就像隐藏在混凝土内部的 “小恶魔”，会严重影响混凝土的力学性能。因此，研发出具有 pH 响应特性、超强保水能力以及良好界面相容性的水凝胶成为了科研人员们亟待攻克的难题。

为了解决这些问题，来自国内的研究人员开展了一项关于铕键合丙烯酸 - 丙烯酰胺水凝胶（PEu-(AA-co-AM)）的研究。他们成功合成了这种新型水凝胶，并深入探究了铕键合对其聚合行为、网络结构、吸水响应性以及在混凝土固化和裂缝自修复方面性能的影响。研究结果表明，该水凝胶具有诸多优势，显著改善了混凝土的性能，这一成果为混凝土工程应用中高性能水凝胶的设计提供了重要的理论支持，在实际应用中具有极大的潜力。该研究成果发表在《European Polymer Journal》上。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）对样品进行表征，通过分析光谱变化确定化学键的形成与变化情况；采用粉末 X 射线衍射（XRD）进行相分析，以此来了解样品的晶体结构；借助热重分析（TGA）在氮气保护下以一定升温速率对样品进行测试，分析样品的热稳定性；运用差示扫描量热法（DSC）测量样品的热转变行为。

下面来详细看看研究结果：

• 共聚反应倾向：通过共聚反应活性比计算和元素分布分析，研究发现丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）和丙烯酸铕（Eu (AA)₃）更倾向于发生共聚反应。这就像是三种物质找到了一种 “默契”，使得铕离子（Eu³⁺）能够作为交联位点均匀地分布在水凝胶网络中，为后续水凝胶性能的提升奠定了基础。
• 水凝胶性能变化：Eu 离子的引入显著增加了水凝胶的交联密度和保水能力。在不同 pH 条件下，水凝胶呈现出二阶溶胀响应，尤其在高 pH 环境下，溶胀比大幅增加。这意味着水凝胶能够根据环境 pH 的变化，智能地调节自身的溶胀程度，就像拥有了 “智慧大脑” 一样。
• 在混凝土中的应用效果：与未改性的水凝胶相比，PEu-(AA-co-AM) 能够降低混凝土的孔隙率，增强混凝土的抗压强度，提高裂缝自修复效率。这使得混凝土更加坚固耐用，有效延长了混凝土结构的使用寿命。

在研究结论和讨论部分，研究人员成功合成了 PEu-(AA-co-AM) 水凝胶，证实了其共聚倾向，明确了 Eu 离子对水凝胶性能的积极影响以及在混凝土应用中的优势。这项研究不仅为稀土键合水凝胶的设计提供了理论依据，还推动了其在智能混凝土固化和自修复领域的实际应用。未来，有望基于此研究进一步优化水凝胶性能，拓展其在更多建筑领域的应用，为建筑行业的发展带来新的机遇和变革，让混凝土变得更加 “坚强”，为人们的生活提供更可靠的建筑保障。