低场核磁技术研究水凝胶的保水性

低场核磁技术研究水凝胶的保水性

什么是水凝胶？

水凝胶（Hydrogel）是由亲水性聚合物链通过化学或物理交联而形成的三维网络。它可以充分吸水而不溶于水，自身显著溶胀的同时仍保持其原有的三维结构。水凝胶含有大量的水（可达90%），质地柔软，性状可变，物理性质与生物组织类似，具有优异的生物相容性，可负载不同材料，包容性及强，同时其力学性质可调，是一类优秀的生物材料。

水凝胶的分类

水凝胶有多种分类方式。根据材料来源可分为天然水凝胶（如透明质酸、胶原蛋白、海藻酸钠等）和人工合成水凝胶（如聚丙烯酰胺、聚乙二醇等）。人体的许多组织（如肌肉、角膜、血管等）都可以归为天然水凝胶，这也就使得水凝胶在生物医学、人体组织方面有巨大的应用潜力。

水凝胶的应用

水凝胶生物相容性、生物可降解性、高吸水、保水的特性使其广泛适用于环境工程、柔性传感、电化学等许多领域，尤其是生物医学领域，包括组织工程、药物输送系统、伤口敷料、生物传感器、隐形眼镜、人工细胞等，有着广泛的应用。

水凝胶作为新型功能材料，具有高吸水保水性、生物相容性好、柔韧等特点，通过不同材料的选择以及改性、复合等手段赋予其特定性能如自愈合性、环境响应特性等。因此，关于水凝胶的研究数不胜数。同时水凝胶及其衍生物在各个领域应用越来越广泛，其研究价值绝不仅限于此，这也是其大火的原因。

水凝胶的保水性

水凝胶因其优异的柔性、亲水性和生物相容性等特点在组织工程、伤口敷料、药物输送、柔性电子、智能器件、能源等领域应用广泛。然而，由于水凝胶中含有大量水分，水分不可避免地蒸发，而导致水凝胶在空气中逐渐脱水，造成水凝胶柔性、弹性等功能逐渐丧失，这已严重限制了水凝胶的实际应用。因此，提高水凝胶的保水性对改善水凝胶的稳定性、延长水凝胶的使用寿命、扩展水凝胶的实际应用具有重要意义。

低场核磁技术研究水凝胶的保水性

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、无创、无损的测定水组分分布的方法。

对于水凝胶，不同环境中的水，如凝胶内水或外水，可能表现出不同的弛豫性质。T2组分对应的幅度可以定量并计算膨胀率。此外，基于T2值与水凝胶网络网孔尺寸之间的比例关系，可以描绘溶胀过程中由于浓度效应引起的水凝胶网络网孔尺寸变化。因此，低场核磁共振（LF-NMR）可以作为研究水凝胶溶胀过程中水的动态传输和微观结构变化的有力工具。此外，低场核磁共振（LF-NMR）不需将水凝胶从溶胀体系中取出，即可直接原位测量水凝胶的T2分布。低场核磁技术是研究水凝胶的保水性非常适用的一种技术。

纽迈PQ001系列核磁共振分析仪

低场核磁技术研究水凝胶的保水性能

什么是水凝胶？

水凝胶（Hydrogel）是由亲水性聚合物链通过化学或物理交联而形成的三维网络。它可以充分吸水而不溶于水，自身显著溶胀的同时仍保持其原有的三维结构。水凝胶含有大量的水（可达90%），质地柔软，性状可变，物理性质与生物组织类似，具有优异的生物相容性，可负载不同材料，包容性非常强，同时其力学性质可调，是一类优秀的生物材料。

水凝胶的分类

水凝胶有多种分类方式。根据材料来源可分为天然水凝胶（如透明质酸、胶原蛋白、海藻酸钠等）和人工合成水凝胶（如聚丙烯酰胺、聚乙二醇等）。人体的许多组织（如肌肉、角膜、血管等）都可以归为天然水凝胶，这也就使得水凝胶在生物医学、人体组织方面有巨大的应用潜力。

水凝胶的应用

水凝胶生物相容性、生物可降解性、高吸水、保水的特性使其广泛适用于环境工程、柔性传感、电化学等许多领域，尤其是生物医学领域，包括组织工程、药物输送系统、伤口敷料、生物传感器、隐形眼镜、人工细胞等，有着广泛的应用。

水凝胶作为新型功能材料，具有高吸水保水性、生物相容性好、柔韧等特点，通过不同材料的选择以及改性、复合等手段赋予其特定性能如自愈合性、环境响应特性等。因此，关于水凝胶的研究数不胜数。同时水凝胶及其衍生物在各个领域应用越来越广泛，其研究价值绝不仅限于此，这也是其大火的原因。

水凝胶的保水性能

水凝胶因其优异的柔性、亲水性和生物相容性等特点在组织工程、伤口敷料、药物输送、柔性电子、智能器件、能源等领域应用广泛。然而，由于水凝胶中含有大量水分，水分不可避免地蒸发，而导致水凝胶在空气中逐渐脱水，造成水凝胶柔性、弹性等功能逐渐丧失，这已严重限制了水凝胶的实际应用。因此，提高水凝胶的保水性能对改善水凝胶的稳定性、延长水凝胶的使用寿命、扩展水凝胶的实际应用具有重要意义。

低场核磁技术研究水凝胶的保水性能

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、无创、无损的测定水组分分布的方法。

对于水凝胶，不同环境中的水，如凝胶内水或外水，可能表现出不同的弛豫性质。T2组分对应的幅度可以定量并计算膨胀率。此外，基于T2值与水凝胶网络网孔尺寸之间的比例关系，可以描绘溶胀过程中由于浓度效应引起的水凝胶网络网孔尺寸变化。因此，低场核磁共振（LF-NMR）可以作为研究水凝胶溶胀过程中水的动态传输和微观结构变化的有力工具。此外，低场核磁共振（LF-NMR）不需将水凝胶从溶胀体系中取出，即可直接原位测量水凝胶的T2分布。低场核磁技术是研究水凝胶的保水性能非常适用的一种技术。

纽迈PQ001系列核磁共振分析仪

低场核磁技术研究硅胶老化

由于硅胶制品的使用越来越频繁，硅胶产品在多数人的印象中是性能优异且各方面使用体验都很好，许多老客户也慢慢感觉到硅胶制品老化的现象，硅胶制品为什么会出现老化现象。

硅胶产品为什么会出现老化？

硅橡胶树脂的粘合性比许多橡胶都要高，但硅胶同其它橡胶一样，也会发生老化现象，由于内部分子链断裂，使硅胶的性能发生了很大的变化。对于橡塑制品来说，硅胶产品危害蕞大的就是紫外线，紫外线会直接导致橡胶分子链的断裂，这是因为硅胶制品可吸收光能使橡胶内产生自由分子。

硅胶产品老化的原因主要有以下三点：

1. 经常有高温或高温环境。高温度会加速硅胶材料的氧化环境，从而导致老化。

2. 化学因素。归根结底，硅胶材料是一种化学物质，有些化学因素会加速其老化。

3. 臭氧。硅材料很怕臭氧，会使硅胶制品的性能迅速下降，老化得很快。

硅胶老化的试验方法：

硅胶老化是硅胶性能受损的主要原因之一。由于产品的配方和使用条件各异，老化历程快慢不一，所以，需要通过检测技术对硅胶样品进行测试，以评定硅胶老化的程度及其对性能的影响。低场核磁技术可用于硅胶老化检测。

低场核磁技术研究硅胶老化基本原理：

低场核磁共振技术是通过测定恒定磁场强度下样品中1H的弛豫时间,从而获得分子结构动态信息的方法。其基本原理是通过施加射频脉冲给予处于恒定磁场中的样品,使氢质子发生共振,质子所吸收的射频波能量以非辐射的方式释放后返回到基态,此过程被称为弛豫过程。弛豫又可分为横向弛豫和纵向弛豫,样品内部氢质子所处物理化学环境及存在状态决定了弛豫时间的长短。从物理机制上,核磁弛豫过程是自旋氢原子核与环境之间通过相互作用进行能量交换的过程。核磁共振是自旋不为零的原子在静磁场中被磁化后,与特定射频场产生共振吸收现象,吸收射频脉冲能量后自旋核与周围物质相互作用,释放能量,并恢复初始状态过程。

硅胶老化是交联体系发生变化的综合过程,核磁共振的弛豫机制对这种变化具有高敏感性,其主要表现为横向弛豫时间T2随反应时间延长的规律性变化。因此通过研究老化过程中硅胶样品的弛豫时间变化规律及其与老化性能的关系,就可以间接评估硅胶老化的特性。

f

水凝胶低场核磁分析氢键强弱

水凝胶是一类为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水的吸收量与交联度密切相关。交联度越高，吸水量越低。水凝胶中的水含量可以低到百分之几，也可以高达99%。

水凝胶具有良好的生物相容性、低毒性和可生物降解性等特性，用途非常广泛。水凝胶溶胀过程与水的传输和凝胶网络结构有关，因此，溶胀性能是评价水凝胶的重要参数。

凝胶的溶胀性评价方法

目前关于溶胀行为的研究主要是通过测量溶胀水凝胶的重量或体积变化来计算溶胀率。然而，该方法需要从溶液中取出水凝胶并用滤纸擦拭以去除多余的表面水，擦拭过程容易影响测定的准确度和重复性，从而产生意想不到的误差。

水凝胶低场核磁分析氢键强弱

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、wu创、无损的测定水组分分布的方法。低场核磁可标准氢键与周围水分子之间的相互作用。

对于水凝胶，不同环境中的水，如凝胶内水或外水，可能表现出不同的弛豫性质。T2组分对应的幅度可以定量并计算膨胀率。此外，基于T2值与水凝胶网络网孔尺寸之间的比例关系，可以描绘溶胀过程中由于浓度效应引起的水凝胶网络网孔尺寸变化。因此，低场核磁共振（LF-NMR）可以作为研究水凝胶溶胀过程中水的动态传输和微观结构变化的有力工具。此外，低场核磁共振（LF-NMR）不需将水凝胶从溶胀体系中取出，即可直接原位测量水凝胶的T2分布。

水凝胶网络结构研究-低场核磁技术

水凝胶是一类为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水的吸收量与交联度密切相关。交联度越高，吸水量越低。水凝胶中的水含量可以低到百分之几，也可以高达99%。

水凝胶具有良好的生物相容性、低毒性和可生物降解性等特性，用途非常广泛。水凝胶溶胀过程与水的传输和凝胶网络结构有关，因此，溶胀性能是评价水凝胶的重要参数。

凝胶的溶胀性评价方法

目前关于溶胀行为的研究主要是通过测量溶胀水凝胶的重量或体积变化来计算溶胀率。然而，该方法需要从溶液中取出水凝胶并用滤纸擦拭以去除多余的表面水，擦拭过程容易影响测定的准确度和重复性，从而产生意想不到的误差。

水凝胶网络结构研究-低场核磁技术

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、wu创、无损的测定水组分分布的方法。低场核磁可标准氢键与周围水分子之间的相互作用。

对于水凝胶，不同环境中的水，如凝胶内水或外水，可能表现出不同的弛豫性质。T2组分对应的幅度可以定量并计算膨胀率。此外，基于T2值与水凝胶网络网孔尺寸之间的比例关系，可以描绘溶胀过程中由于浓度效应引起的水凝胶网络网孔尺寸变化。因此，低场核磁共振（LF-NMR）可以作为研究水凝胶溶胀过程中水的动态传输和微观结构变化的有力工具。此外，低场核磁共振（LF-NMR）不需将水凝胶从溶胀体系中取出，即可直接原位测量水凝胶的T2分布。

低场核磁技术研究纳米银颗粒团聚

颗粒团聚可分为三种状态：

凝聚体：指以面相接的原级粒子，其表面积比其单个粒子组成之和小得多，这种状态再分散十分困难。

附聚体：指以点、角相接的原级粒子团族或小颗粒在大颗粒上的附着，其总表面积比凝聚体大，但小于单个粒子组成之和，再分散比较容易。凝聚体和附聚体也称二次粒子。

絮凝：指由于体系表面积的增加、表面能增大，为了降低表面能而生成的更加松散的结构。一般是由于大分子表面活性剂或水溶性高分子的架桥作用，把颗粒串联成结构松散似棉絮的团状物。在这种结构中，离子间的距离比凝聚体或附聚体大得多。

颗粒在液体中的团聚与分散

颗粒表面湿润性对粉体的分散具有重要意义，是粉体分散、固液分离、表面改性和造粒等工艺的理论基础。固体颗粒被液体润湿的过程主要基于颗粒表面的润湿性。固体表面的湿润性由其化学组成和微观结构决定。固体表面自由能越大，越容易被液体湿润；反之亦然。因而，寻求和制备高表面自由能的固体表面成为制备超亲水表面和超疏水表面的前提条件。

低场核磁技术研究纳米银颗粒团聚的基本原理：

对于润湿的颗粒体系，颗粒表面会附着一层液相分子，这些液相分子因无机相表面的吸附作用而运动受限。但未与颗粒相接触的液相分子运动是自由的，液相分子的驰豫时间（relaxation time）与它所处的运动状态密切相关，自由状态的液相分子的核磁驰豫时间要比束缚状态的液相分子的驰豫时间长得多，颗粒分散性更好的体系吸附溶剂量相对更多，弛豫时间也就更短。因此，可以利用低场核磁共振技术来测量悬浮液体系的驰豫时间，并计算颗粒的湿润比表面积（可利用的吸附表面积），进而用来研究颗粒的团聚状态、分散性稳定性、亲和性以及润湿性等问题。

低场核磁技术研究锂电颗粒团聚

颗粒团聚可分为三种状态：

凝聚体：指以面相接的原级粒子，其表面积比其单个粒子组成之和小得多，这种状态再分散十分困难。

附聚体：指以点、角相接的原级粒子团族或小颗粒在大颗粒上的附着，其总表面积比凝聚体大，但小于单个粒子组成之和，再分散比较容易。凝聚体和附聚体也称二次粒子。

絮凝：指由于体系表面积的增加、表面能增大，为了降低表面能而生成的更加松散的结构。一般是由于大分子表面活性剂或水溶性高分子的架桥作用，把颗粒串联成结构松散似棉絮的团状物。在这种结构中，离子间的距离比凝聚体或附聚体大得多。

颗粒在液体中的团聚与分散

颗粒表面湿润性对粉体的分散具有重要意义，是粉体分散、固液分离、表面改性和造粒等工艺的理论基础。固体颗粒被液体润湿的过程主要基于颗粒表面的润湿性。固体表面的湿润性由其化学组成和微观结构决定。固体表面自由能越大，越容易被液体湿润；反之亦然。因而，寻求和制备高表面自由能的固体表面成为制备超亲水表面和超疏水表面的前提条件。

低场核磁技术研究锂电颗粒团聚的基本原理：

对于润湿的颗粒体系，颗粒表面会附着一层液相分子，这些液相分子因无机相表面的吸附作用而运动受限。但未与颗粒相接触的液相分子运动是自由的，液相分子的驰豫时间（relaxation time）与它所处的运动状态密切相关，自由状态的液相分子的核磁驰豫时间要比束缚状态的液相分子的驰豫时间长得多，颗粒分散性更好的体系吸附溶剂量相对更多，弛豫时间也就更短。因此，可以利用低场核磁共振技术来测量悬浮液体系的驰豫时间，并计算颗粒的湿润比表面积（可利用的吸附表面积），进而用来研究颗粒的团聚状态、分散性稳定性、亲和性以及润湿性等问题。

低场核磁技术研究湿颗粒团聚

颗粒的团聚根据其作用机理可分为三种状态：

凝聚体：指以面相接的原级粒子，其表面积比其单个粒子组成之和小得多，这种状态再分散十分困难。

附聚体：指以点、角相接的原级粒子团族或小颗粒在大颗粒上的附着，其总表面积比凝聚体大，但小于单个粒子组成之和，再分散比较容易。凝聚体和附聚体也称二次粒子。

絮凝：指由于体系表面积的增加、表面能增大，为了降低表面能而生成的更加松散的结构。一般是由于大分子表面活性剂或水溶性高分子的架桥作用，把颗粒串联成结构松散似棉絮的团状物。在这种结构中，离子间的距离比凝聚体或附聚体大得多。

颗粒在液体中的团聚与分散

颗粒表面湿润性对粉体的分散具有重要意义，是粉体分散、固液分离、表面改性和造粒等工艺的理论基础。固体颗粒被液体润湿的过程主要基于颗粒表面的润湿性。固体表面的湿润性由其化学组成和微观结构决定。固体表面自由能越大，越容易被液体湿润；反之亦然。因而，寻求和制备高表面自由能的固体表面成为制备超亲水表面和超疏水表面的前提条件。

低场核磁技术研究湿颗粒团聚的基本原理：

对于润湿的颗粒体系，颗粒表面会附着一层液相分子，这些液相分子因无机相表面的吸附作用而运动受限。但未与颗粒相接触的液相分子运动是自由的，液相分子的驰豫时间（relaxation time）与它所处的运动状态密切相关，自由状态的液相分子的核磁驰豫时间要比束缚状态的液相分子的驰豫时间长得多，颗粒分散性更好的体系吸附溶剂量相对更多，弛豫时间也就更短。因此，可以利用低场核磁共振技术来测量悬浮液体系的驰豫时间，并计算颗粒的湿润比表面积（可利用的吸附表面积），进而用来研究颗粒的团聚状态、分散性稳定性、亲和性以及润湿性等问题。

低场核磁技术研究颗粒的团聚状态

颗粒的团聚根据其作用机理可分为三种状态：

凝聚体：指以面相接的原级粒子，其表面积比其单个粒子组成之和小得多，这种状态再分散十分困难。

附聚体：指以点、角相接的原级粒子团族或小颗粒在大颗粒上的附着，其总表面积比凝聚体大，但小于单个粒子组成之和，再分散比较容易。凝聚体和附聚体也称二次粒子。

絮凝：指由于体系表面积的增加、表面能增大，为了降低表面能而生成的更加松散的结构。一般是由于大分子表面活性剂或水溶性高分子的架桥作用，把颗粒串联成结构松散似棉絮的团状物。在这种结构中，离子间的距离比凝聚体或附聚体大得多。

颗粒在液体中的团聚与分散

颗粒表面湿润性对粉体的分散具有重要意义，是粉体分散、固液分离、表面改性和造粒等工艺的理论基础。固体颗粒被液体润湿的过程主要基于颗粒表面的润湿性。固体表面的湿润性由其化学组成和微观结构决定。固体表面自由能越大，越容易被液体湿润；反之亦然。因而，寻求和制备高表面自由能的固体表面成为制备超亲水表面和超疏水表面的前提条件。

低场核磁技术研究颗粒的团聚状态原理：

对于润湿的颗粒体系，颗粒表面会附着一层液相分子，这些液相分子因无机相表面的吸附作用而运动受限。但未与颗粒相接触的液相分子运动是自由的，液相分子的驰豫时间（relaxation time）与它所处的运动状态密切相关，自由状态的液相分子的核磁驰豫时间要比束缚状态的液相分子的驰豫时间长得多，颗粒分散性更好的体系吸附溶剂量相对更多，弛豫时间也就更短。因此，可以利用低场核磁共振技术来测量悬浮液体系的驰豫时间，并计算颗粒的湿润比表面积（可利用的吸附表面积），进而用来研究颗粒的团聚状态、分散性稳定性、亲和性以及润湿性等问题。

低场核磁技术研究超临界co2提高采收率

什么叫超临界二氧化碳？

超临界二氧化碳其实就是二氧化碳界于气体和液体之间的状态。可以分三点来理解：

1、随着温度和压力的变化，任何一种物质都存在三种状态气、液、固。液、气共存状态的点叫临界点。

2、超临界流体是指温度和压力均高于其临界点的流体。

3、超临界二氧化碳就是CO2的超临界状态。

二氧化碳的超临界态，在一定的温度和压力下呈现。并且具有怊强的溶解能力，可以根据温度和压力调节溶解能力；

低场核磁技术研究超临界co2提高采收率基本原理：

CO2作为注气驱油最常用的气体之一,由于超临界CO2提高采收率方面优异的表现,以及可以同时完成碳的捕集和封存,受到广泛的关注和探究。核磁共振测试(NMR)直观的探究油相在孔隙中的分布和流动状态。配合多场耦合配件，实现压力、温度对二氧化碳的相态有明显的控制作用。当坏境处于临界温度及临界压力时，CO2会以超临界态的形式存在，他既有气态性质，又有液态性质，能够快速溶解孔隙的有机物，而核磁无法检测到不含H的超临界CO2气体，有效评价储层采收率的提高效果，定量研究油气开采过程。

低场核磁实验装置架构图

实验研究表明，氮气驱蕞终采收率为35.12%，CO2驱最终采收率约为38.40%，在实验条件（32 MPa、75 ℃）下，CO2为超临界状态，具有较强的传质扩散能力，且实验压力高于原油与CO2的最小混相压力（25.0 MPa），在CO2驱过程中驱替前缘易形成混相；而N2在同等条件下较难与原油混相，同时CO2与原油之间的相互作用强于N2，因此CO2驱采收率高于N2。

低场核磁仪器

低场核磁技术研究浆料小颗粒团聚

浆料小颗粒团聚可分为三种状态：

凝聚体：指以面相接的原级粒子，其表面积比其单个粒子组成之和小得多，这种状态再分散十分困难。

附聚体：指以点、角相接的原级粒子团族或小颗粒在大颗粒上的附着，其总表面积比凝聚体大，但小于单个粒子组成之和，再分散比较容易。凝聚体和附聚体也称二次粒子。

絮凝：指由于体系表面积的增加、表面能增大，为了降低表面能而生成的更加松散的结构。一般是由于大分子表面活性剂或水溶性高分子的架桥作用，把颗粒串联成结构松散似棉絮的团状物。在这种结构中，离子间的距离比凝聚体或附聚体大得多。

颗粒在液体中的团聚与分散

颗粒表面湿润性对粉体的分散具有重要意义，是粉体分散、固液分离、表面改性和造粒等工艺的理论基础。固体颗粒被液体润湿的过程主要基于颗粒表面的润湿性。固体表面的湿润性由其化学组成和微观结构决定。固体表面自由能越大，越容易被液体湿润；反之亦然。因而，寻求和制备高表面自由能的固体表面成为制备超亲水表面和超疏水表面的前提条件。

低场核磁技术研究浆料小颗粒团聚的基本原理：

对于润湿的颗粒体系，颗粒表面会附着一层液相分子，这些液相分子因无机相表面的吸附作用而运动受限。但未与颗粒相接触的液相分子运动是自由的，液相分子的驰豫时间（relaxation time）与它所处的运动状态密切相关，自由状态的液相分子的核磁驰豫时间要比束缚状态的液相分子的驰豫时间长得多，颗粒分散性更好的体系吸附溶剂量相对更多，弛豫时间也就更短。因此，可以利用低场核磁共振技术来测量悬浮液体系的驰豫时间，并计算颗粒的湿润比表面积（可利用的吸附表面积），进而用来研究颗粒的团聚状态、分散性稳定性、亲和性以及润湿性等问题。

低场核磁技术研究胶体溶胀过程

亲水胶体的溶胀过程是高聚物吸收液体而体积增大过程的现象。胶体化合物的分子结构中含有许多亲水基团，能与水分子发生作用。质点水化后似分子状态分散于水中，形成亲水胶体溶液。如动物胶汁、酶的水溶液及其他含蛋白质的生化制剂、天然的多糖类、粘液质及树胶等等遇水后所形成的胶体溶液均属此类。亲水胶体绝大多数为高分子化合物，所以亲水胶体溶液也称高分子水溶液。随着非极性基因数目的增多，胶体的亲水性能降低，而对半极性溶媒及非极性溶媒的亲和力增加，胶体质点分散在这些溶媒中时，形成的溶液称为亲液胶体溶液或高分子非水溶液。

溶胀是否发生，决定于高聚物和液体的性质。线型高聚物先溶胀而后溶解，体型高聚物只溶胀而不溶解。例如明胶能在水中溶胀，但在有机溶剂中却不溶胀；橡胶能在苯中溶胀，但在水中却不溶胀。有些高聚物在溶胀后会形成溶胶。例如明胶在水中和橡胶在苯中，加热时会形成溶胶。

溶胶又称胶体溶液。由分散质的微粒(线性大小一般在10的负5–7次方厘米间)分散在介质中所形成的分散物系。根据与液体分散介质的关系，可分为亲液溶胶和憎液溶胶两类。与未分散的物质相比，分散相的粒子非常小，总面积非常大，这是溶胶具有的特性。

溶胀过程和胶溶过程实际上就是胶体粒子的再分散过程。胶体粒子本身具有一定的稳定性，比如电荷排斥，水化层的存在等。当这些条件消失的时候，胶体粒子就会团聚，所以加热、加电解质、加相反电荷的胶体等无非是去掉电荷，去掉水化层（或者溶剂层），使胶体团聚在一起。

胶体团聚后，有可能进一步脱水发生化学反应，生成化学键，这样就不会再溶解，再分散了；但是也有可能重新结合水或者溶剂,这时候凝聚了的胶体粒子就体积增大（由于颗粒之间增加了溶剂），即——溶胀，甚至完全分散，溶剂化，即——胶溶。

低场核磁技术研究胶体溶胀过程：

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、无创、无损的测定水组分分布的方法。该方法可快速评价颗粒原液的团聚与分散状态，可用于胶体溶胀过程研究。

低场核磁不易流动水

低场核磁共振技术应用领域非常广泛，而且还处在不断拓展之中，低场核磁共振技术主要基于四个方面进行样品分析与检测：

（1）基于信号幅值的分析检测；

（2）基于图像(信号二维分布)的分析检测；

（3）基于弛豫时间的分析检测；

（4）基于扩散系数的分析检测。

低场核磁共振技术在食品农业、地质勘探、石油化工、生物医药、材料科学等诸多方面体现出越来越广泛的应用，成为一种重要的分析测试工具。

低场核磁不易流动水

在食品研究领域，采集到的CPMG回波串，经过反演拟合后得到的T2分布经常有3个峰。中间的峰一般认为是低场核磁不易流动水

低场核磁技术主要是检测水的信号，或是以水为探针检测与水接触的物质变化。食品体系中测得的三个峰，主要体现了不同环境中的水分状态。要理解低场核磁的三个峰的物理含义，我们先了解一下低场核磁检测水分的原理。

生物大分子类似蛋白淀粉等含有很多亲水位点，带有的固有电荷和与之相连的相反电荷迫使大量水分形成极性多层模型。

多层结构形成机理是：大分子的亲水基团（—NH2，—OH）与邻近水分形成氢键，由于氢键极化，水分子反过来倾向与下一层水分子形成氢键，如此反复，zui后形成极性的多层结构。这个又是NMR研究水分相态的基础依据，由于结合水直接与大分子基团以氢键结合，受到束缚程度较大，水分运动性较弱，衰减速度最快，自由水游离在结构以外，水分运动性较强，衰减速度最慢，从而根据弛豫时间的大小来区分水分相态。

不同状态的水分往往与食品的品质、口感、质构、加工工艺等有直接关系，这部分的研究已经非常成熟。

低场核磁共振技术原理

低场核磁共振技术主要检测为H质子，也可以用于F信号测试。含H样品经过特定频率的射频激励后，产生核磁共振信号。H核磁共振信号对应有T1、T2两个主要参数，通过测试T1、T2弛豫时间并进行建模，可用于食品、农业、石油勘探、聚合物、固体脂肪含量…多方面研究。已有多种方法形成国际标准和行业标准方法。

低场核磁共振由于其设备成本较低，研究使用门槛相对较低，应用领域非常广泛，且处于不断拓展之中。由于核磁共振分析技术具有速度快、精确度高、一次测量可获得多个参数、对样品无损耗、样品制备简单、对操作人员的健康和环境无影响等诸多优点，因此许多原来采用其他传统检测方法的应用目前都在探索采用核磁共振技术进行。

水凝胶的溶胀性怎么测（低场核磁法）

水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水的吸收量与交联度密切相关。交联度越高，吸水量越低。水凝胶中的水含量可以低到百分之几，也可以高达99%。

水凝胶具有良好的生物相容性、低毒性和可生物降解性等特性，用途非常广泛。水凝胶溶胀过程与水的传输和凝胶网络结构有关，因此，溶胀性能是评价水凝胶的重要参数。

凝胶的溶胀性评价方法

目前关于溶胀行为的研究主要是通过测量溶胀水凝胶的重量或体积变化来计算溶胀率。然而，该方法需要从溶液中取出水凝胶并用滤纸擦拭以去除多余的表面水，擦拭过程容易影响测定的准确度和重复性，从而产生意想不到的误差。

凝胶的溶胀性怎么测（低场核磁法）

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、无创、无损的测定水组分分布的方法。

对于水凝胶，不同环境中的水，如凝胶内水或外水，可能表现出不同的弛豫性质。T2组分对应的幅度可以定量并计算膨胀率。此外，基于T2值与水凝胶网络网孔尺寸之间的比例关系，可以描绘溶胀过程中由于浓度效应引起的水凝胶网络网孔尺寸变化。因此，低场核磁共振（LF-NMR）可以作为研究水凝胶溶胀过程中水的动态传输和微观结构变化的有力工具。此外，低场核磁共振（LF-NMR）不需将水凝胶从溶胀体系中取出，即可直接原位测量水凝胶的T2分布。

低场核磁法用于水凝胶的溶胀性影响因素研究

溶胀是指溶剂分子扩散进入高分子内部，使其体积膨胀的现象。溶胀行为是高分子材料的一项重要参数，高分子材料的平衡溶胀率会影响到材料中物质的扩散系数，表面润湿性和机械强度等。很多研宄将溶胀特性作为一个设计参数来制备具有特殊应用的智能材料。

溶胀是高分子材料特有的现象，其原因在于溶剂分子与高分子尺寸相差悬殊，分子运动速度相差很大，溶剂分子扩散速度较快，而高分子向溶剂中的扩散缓慢。因此，高分子溶解时首先是溶剂分子渗透进入高分子材料内部，使其体积增大，即溶胀。随着溶剂分子的不断渗入，溶胀的高分子材料体积不断增大，大分子链段运动增强，再通过链段的协调运动而达到整个大分子链的运动，大分子逐渐进入溶液中，形成热力学稳定的均相体系，即溶解阶段，如下图所示。

溶胀有两种：

无限溶胀：线形聚合物溶于良好的溶剂中，能无限制吸收溶剂，直到溶解成均相溶液为止。所以溶解也可看成是聚合物无限溶胀的结果。例：天然橡胶在汽油中；PS在苯中。

有限溶胀：对于交联聚合物以及在不良溶剂中的线形聚合物来讲，溶胀只能进行到一定程度为止，以后无论与溶剂接触多久，吸入溶剂的量不再增加，而达到平衡，体系始终保持两相状态。

低场核磁法用于水凝胶的溶胀性影响因素研究：

低场核磁共振设备主要是检测样品中的H质子。将样品放入磁场中之后，通过发射一定频率的射频脉冲，使H质子发生共振，H质子吸收射频脉冲能量。当射频脉冲结束之后，H质子会将所吸收的射频能量释放出来，通过的线圈就可以检测到H质子释放能量的过程，这也就是核磁共振信号。对于性质不同的样品，其能量释放的快慢是不同的，通过这些信号差别就可以寻找规律，研究样品内部性质。

低场核磁共振（LF-NMR）在研究基于水迁移率的聚合物网络的水传输和微观结构方面具有巨大潜力。与高分辨率核磁共振不同，低场核磁共振（LF-NMR）主要用于通过测量弛豫时间来阐明反映结构异质性和相互作用的分子迁移率。研究表明，低场核磁共振（LF-NMR）是一种快速、无创、无损的测定水组分分布的方法。

纽迈PQ001系列低场核磁共振分析仪

水泥水化过程的水-低场核磁分析技术

水泥加水拌合后成为既有可塑性又有流动性的水泥浆,同时产生水化,随着水化反应的进行,逐渐失去流动能力到达“初凝”.待完全失去可塑性,开始产生结构强度时,即为“终凝”.随着水化,凝结的继续,浆体逐渐转变为具有一定强度的坚硬固体水泥石,即为硬化。

水泥与水拌合后,其颗粒表面的熟料矿物立即与水发生化学反应,各组分开始溶解,形成水化物,放出一定热量,固相体积逐渐增加。

水化是水泥产生凝结硬化的前提，而凝结硬化是水泥水化的结果。水泥与水拌合后，它的颗粒表面的熟料矿物立即与水发生化学反应，各组分开始溶解，形成水化物，放出一定热量后，固相体积逐渐增加。

水泥的水化程度

水泥的水化程度是指在一定时间内，水泥颗粒水化量与水泥完全水化量的比值。在纯水泥体系中，由于胶凝材料只有水泥，其水化程度即是整个试样的水化程度。国内外关于水化程度测试法有化学结合水法、CH定量测试法、水化热法和水化动力模拟等方法。

水泥水化过程的水低场核磁分析技术原理

低场核磁共振技术对于水泥浆体内部不同自由程度的水分有着较高的敏感性。低场核磁共振技术以水分为“探针”可分析水分在浆体内部的弛豫信息，表征水泥浆体水化进程中微观结构，这使得利用低场核磁共振技术研究水泥水化程度成为可能。

横向弛豫时间可表征早期的水泥水化反应程度。现代水泥基材料科学的研究表明，不可蒸发水的含量与材料水化反应的程度和产物的晶体结构相关，而可蒸发水的含量及其状态与材料的抗冻性、抗腐蚀性、徐变、干燥收缩等性能关系密切。由于水泥水化反应随时间变化的连续性，不可蒸发水和可蒸发水的含量及状态也在不断变化。