玉米淀粉整合三元杂化凝胶的压缩弹性与功能特性研究：低温聚合调控与结构性能关联

本文推荐：研究通过低温凝胶法（-18?°C）将玉米淀粉（ST）与三元单体（HPMA/DMAEMA/GMA）交联，构建多功能杂化凝胶。创新性发现淀粉含量与聚合温度协同调控材料压缩模量（-18?°C时溶胀态模量显著高于8?°C），并通过pH动态溶胀分析揭示扩散机制变化（扩散系数与指数随ST增加而改变），为可调控力学性能的生物基材料设计提供新策略。

　　

Highlight

本研究展示了一种简易方法，通过在不同聚合温度下制备玉米淀粉（ST）整合杂化凝胶，显著改善材料微观结构与机械强度。采用丙烯酸基单体——中性单体羟丙基甲基丙烯酸酯（HPMA）、弱阳离子共聚单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAEMA）和疏水性第三单体甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），结合玉米淀粉构建三元体系。

Results and discussion

玉米淀粉的加入显著增强杂化凝胶的压缩模量与结构稳定性，而将聚合温度降至溶剂冰点以下（-18?°C）可进一步优化低温条件（cryoconditions），实现更优弹性响应。通过pH依赖的动态溶胀曲线分析，发现玉米淀粉含量增加会改变杂化基质的扩散机制，具体表现为扩散系数（diffusion coefficient）与扩散指数（diffusion exponent）的规律性变化。

Conclusions

基于玉米淀粉的独特性质，结合丙烯酸单体制备的三元杂化凝胶通过X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）验证了其基础特性。傅里叶变换红外光谱（FTIR）中特征峰位移证实玉米淀粉成功整合至三元聚合物（PHDG）基质，其分子间氢键网络显著提升材料热稳定性与溶胀可控性。

CRediT authorship contribution statement

Rabia BOZBAY：实验执行与初稿撰写；Nermin ORAKDOGEN：研究设计与资金支持。

Declaration of competing interest

作者声明无利益冲突。

Acknowledgments

感谢土耳其科学技术研究理事会（TUBITAK 1002B #125Z220）和伊斯坦布尔理工大学科研项目办公室（#45770）的资助。