CN110229450A - 一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种聚乙烯醇‑聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用，复合水凝胶包括聚乙烯醇水凝胶和聚苯胺纳米纤维，聚苯胺纳米纤维是利用原位聚合的方式复合在聚乙烯醇水凝胶三维网络结构中，原位聚合的方法是指在酸性环境下，利用氧化剂诱发苯胺单体在聚乙烯醇水凝胶的三维网络结构表面，通过成核接枝过程形成直径在10‑40 nm之间的纳米纤维结构，复合水凝胶能够利用聚苯胺纤维的光热转化特性，通过将光能转化为热能，升温达到50℃及以上，聚乙烯醇链段发生运动并实现分子间氢键重组，实现利用近红外光远程控制诱导的自愈合。该复合水凝胶设计简单，操作简便，体系均一稳定、且具有良好的生物相容性，作为生物医用材料使用时具有巨大的潜力。

Description

一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用，可用于生物高分子材料技术领域。
背景技术
水凝胶作为代表性软材料，在表面涂层、生物医用材料、组织工程等方面具有广泛应用。然而，传统水凝胶易受应力诱导造成损伤，损伤部位进一步扩展将会影响水凝胶网络结构的完整性，进而导致水凝胶功能丧失并限制其使用寿命。研究者们对开发具有快速自愈合功能的水凝胶材料产生了极大的兴趣(Advanced Materials，2016，28(41)：9060-9093)。热刺激是诱导自愈合行为发生、缩短自愈合时间或者提高自愈合效率的最重要的刺激之一，一般是通过诱导体系中流动相的产生，或者促进愈合反应过程中物理相互作用或化学键的重新形成，进而促进材料的自愈合(Chemical Society Reviews，2013，42)。然而，热刺激诱导自愈合过程往往存在如下问题，即自愈合的性能将受到材料的热传导速率、几何形状、所处区域是否容易接触以及加热的可操作性等诸多因素的限制，使得直接加热诱导自愈合的进一步推广应用受到极大限制。此外，直接加热也会造成对非损伤区域的材料的破坏，尤其是一些处于生物环境中的自愈合材料，直接加热容易造成对其他生物分子或生物体的破坏，更是阻碍了自愈合材料在生物医用材料领域的推广。因此，考虑采用远程控制热刺激诱导自愈合将是最佳选择。在远程控制自愈合水凝胶的构建中，在不同波长的光热转化方式上，与紫外光转化为热的过程相比，采用低能量的近红外光引发光热转化具有良好的光学安全性，并可透过人体皮肤和组织，针对损伤区域进行刺激诱导愈合而不影响材料非损伤区域，对推动自愈合材料在生物医学领域的应用具有重要意义。
目前，已有多种无机光热材料，如金纳米棒、石墨烯等，用于自愈合水凝胶的构建。其中，大部分材料的构建都采用的简单物理掺杂的方式，导致制备出的水凝胶不稳定、不均一。且作为生物材料使用时，这些无机光热材料存在不可忽略的问题，如降解困难、生物代谢差及长期毒性等问题。鉴于这些原因，有机光热材料因其具有良好的生物相容性、光热稳定性、较高的光热转换效率而被研究者们关注。
近年来，作为导电高分子被广泛研究的聚苯胺，被发现具有良好的光热效果，引起研究者的广泛关注。聚苯胺的吸收峰易受到掺杂剂(如强酸、过渡金属及碱粒子等)的影响而发生移动，这些掺杂在聚苯胺的价带和导带之间产生一个能带，从而迫使电子发生移动，降低激发态能级，所以当聚苯胺的上亚胺基团转变为亚胺盐时，其吸收峰将红移到近红外区。而这种具有近红外吸收的聚苯胺亚胺盐可以作为光热材料使用。且有研究发现聚苯胺可以作为细胞增殖的电活性物质，因而具有非常好的生物兼容性；除了优异的光热效应和生物兼容性，更重要的是，可以利用原位聚合的方法，在各种基底上生长聚苯胺纳米纤维，这种原位聚合的方法，生长出的纳米纤维能够稳定接枝在生长基底上，有利于构建均一、稳定的复合水凝胶。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶，所述复合水凝胶包括聚乙烯醇水凝胶和具有光热转化特性的聚苯胺纳米纤维，所述聚苯胺纳米纤维是利用原位聚合的方式复合在聚乙烯醇水凝胶三维网络结构中；
原位聚合的方法是指在酸性环境下，利用氧化剂诱发苯胺单体在聚乙烯醇水凝胶的三维网络结构表面，通过成核接枝过程形成直径在10-40nm之间的纳米纤维结构，所述复合水凝胶能够利用聚苯胺纤维的光热转化特性，通过将光能转化为热能，升温达到50℃及以上，聚乙烯醇链段发生运动并实现分子间氢键重组，实现利用近红外光远程控制诱导的自愈合。
优选地，所述聚乙烯醇水凝胶以分子间氢键的方式形成稳定的三维网络结构。
优选地，所述原位聚合的方式是在酸性环境中，将苯胺单体与氧化剂共混后发生，所述酸性环境由高氯酸提供，所述氧化剂是过硫酸铵。
优选地，所述水凝胶具有良好的三维网络结构，所述聚苯胺具有良好的纳米纤维形貌，纳米纤维尖端直径在1040nm之间。
优选地，所述聚乙烯醇具有良好的生物相容性，所述聚苯胺具有优异的光热效果及生物相容性。
本发明还揭示了一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶及其制备方法，该方法包括以下步骤：
S1：将不同质量比的聚乙烯醇颗粒与水加入单口圆底烧瓶中，高温加热并持续搅拌直至聚乙烯醇颗粒全部溶解，形成溶胶状态；将溶胶状态的聚乙烯醇转移至模具中，利用涡旋振荡器震荡去除胶体中的气泡，放入-20℃冰箱冷冻1小时；
S2：将S1步骤中冷冻好的聚乙烯醇水凝胶取出，放在塑料培养皿中用密封袋密封，置于恒温恒湿箱中，陈化12小时以增加水凝胶的交联度，随后加入水中溶胀，得到溶胀平衡的PVA水凝胶；
S3：将S2步骤中得到的水凝胶，置于30mL高氯酸溶液中，加入不同浓度的苯胺单体，搅拌8-12进行预混，得到网络结构中具有苯胺单体的PVA水凝胶；
S4：将过硫酸铵加入10mL高氯酸溶液，搅拌使其充分溶解，得到分散均匀的过硫酸铵溶液；
S5：将S4步骤中预混好的过硫酸铵溶液利用恒压分液漏斗匀速滴入S3步骤的溶液中，并持续搅拌，开始引发聚苯胺纳米纤维的生长，得到PVA/PANI复合水凝胶；
S6：反应结束后，将生长过聚苯胺的复合水凝胶取出，将聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶浸泡在纯水中，放在摇床中以25℃，转速120rpm的转速震荡24h，以清洗水凝胶网络结构中残留的高氯酸与苯胺单体，得到干净无杂质的PVA/PANI复合水凝胶。
优选地，所述S1步骤中不同质量比选用20wt％、25wt％、30wt％，后续测试所提到的复合水凝胶，聚乙烯醇含量为25wt％；加热温度为95℃；所述S2步骤中恒温恒湿箱温度为25℃，湿度90％。
优选地，所述S3步骤中三苯胺浓度为0mol/L、0.01mol/L、0.1mol/L、0.3mol/L和0.5mol/L；所述S3步骤、S4步骤、S5步骤过程均需在零下环境中进行，高氯酸的浓度为1mol/L。
优选地，所述S4步骤中的过硫酸铵为氧化剂；所述S5步骤中需磁子搅拌24h；所述S6步骤需间隔3-4小时换水。
本发明还揭示了一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的应用，应用于自愈合材料和生物医用材料方面。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明提供了一种通过远程光刺激进行自愈合的聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用，实现了利用近红外光远程控制诱导的自修复。聚乙烯醇-聚苯胺水凝胶是一种多功能的复合水凝胶，满足了作为生物材料安全长效使用的需求。同时，本发明提供的复合水凝胶设计简单，操作简便，体系均一稳定、且具有良好的生物相容性，作为生物医用材料使用时具有巨大的潜力。
1、本发明的复合水凝胶，苯胺单体在聚乙烯醇水凝胶三维网络结构表面发生原位聚合，在其内部均匀生长出聚苯胺纳米纤维，使得复合水凝胶整体升温均匀，为自愈合性能的实现提供了重要前提条。
2、本发明的复合水凝胶，聚苯胺纳米纤维尖端直径在10-40nm之间。
3、本发明的复合水凝胶室温下光热升温约38℃，愈合效率可达90％。
3、本发明所运用的材料具有低毒性，优异的生物相容性等特点，在生物医用领域具有应用前景。
4、本发明的复合自愈合水凝胶具有高的产率和稳定性，适合作进一步的研发工作。
附图说明
图1为本发明的聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的合成示意图。
图2为本发明聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的愈合过程示意图。
图3为本发明的实施例中合成的聚乙烯醇水凝胶和聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的扫描电子显微镜图。
图4为本发明的实施例中合成的聚乙烯醇水凝胶与聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的紫外可见光光谱图。
图5为本发明的实施例中在近红外光照射下，25wt％聚乙烯醇与不同浓度苯胺形成的复合水凝胶的升温曲线。
图6为本发明的实施例中25wt％聚乙烯醇与不同浓度苯胺形成的复合水凝胶的应力-应变曲线。
图7为本发明的实施例中不同浓度苯胺形成的聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的愈合效率对比图。
图8为本发明的实施例中聚乙烯醇水凝胶与聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的愈合过程对比图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
本发明提供了一种基于聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol)，PVA)与聚苯胺(Polyaniline，PANI)复合的自愈合水凝胶及其制备方法和应用。所述复合水凝胶是在聚乙烯醇水凝胶的三维网络结构中，原位生长聚苯胺纳米纤维而形成的。所述自愈合性能是通过近红外光照引发，利用聚苯胺纳米纤维的光热转化特性能使得聚乙烯醇链段升温而发生运动，进而实现自愈合效果。本发明将聚苯胺运用到自愈合材料领域，赋予了水凝胶利用光引发进行快速愈合的性能。
本发明揭示了一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用，所述复合水凝胶包括聚乙烯醇水凝胶和具有光热转化特性的聚苯胺纳米纤维，所述聚苯胺纳米纤维是利用原位聚合的方式复合在聚乙烯醇水凝胶三维网络结构中，
原位聚合的方法是指在酸性环境下，利用氧化剂诱发苯胺单体在聚乙烯醇水凝胶的三维网络结构表面，通过成核接枝过程形成直径在10-40nm之间的纳米纤维结构，所述复合水凝胶能够利用聚苯胺纤维的光热转化特性，通过将光能转化为热能，升温达到50℃及以上，聚乙烯醇链段发生运动并实现分子间氢键重组，实现利用近红外光远程控制诱导的自愈合。所述原位聚合的方式是在酸性环境中，将苯胺单体与氧化剂共混后发生，所述酸性环境由高氯酸提供，所述氧化剂是过硫酸铵。
所述方式以原位聚合的方式形成了稳定均一的复合水凝胶。所述的提供三维网络结构的聚乙烯醇具有良好的生物相容性，所述聚苯胺具有优异的光热效果及生物相容性。所述水凝胶具有良好的三维网络结构，所述聚苯胺具有良好的纳米纤维形貌，纳米纤维尖端直径在10-40nm之间。
本实施例提供一种基于聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用，所述复合水凝胶由聚乙烯醇水凝胶、聚苯胺纳米纤维合成，所述聚乙烯醇水凝胶是在高温中溶解后通过冻融法合成的，聚苯胺纳米纤维是利用原位生长的方法在聚乙烯醇三维网络结构表面生长出的。
所述水凝胶是由溶解的聚乙烯醇形成大量分子间氢键，经过冻融法形成水凝胶，所述聚苯胺是利用原位生长的方式，苯胺单体在水凝胶三维网络结构表面进行成核接枝过程，形成纳米纤维结构，所述自愈合效果是利用聚苯胺纳米纤维光热转换特性，通过近红外照射升温，当温度达到聚乙烯醇分子链段的玻璃化温度，聚乙烯醇分子链段发生运动并重组，达到自愈合效果。
如图1所示，其为聚乙烯醇-聚苯胺复合的自愈合水凝胶的合成示意图，本实施例提供了一种聚乙烯醇-聚苯胺复合的自愈合水凝胶的制备方法，该水凝胶是由聚乙烯醇水凝胶与聚苯胺纳米纤维复合形成的，具有均一稳定的三维网络结构；其中聚乙烯醇水凝胶是通过高温加热，由溶解的聚乙烯醇形成大量分子间氢键，经过冻融法形成水凝胶，具有稳定的三维网络结构；光热材料聚苯胺是通过原位生长的方式，在聚乙烯醇三维网络结构表面均匀生长。
本发明还揭示了一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1：将不同质量比的聚乙烯醇颗粒与水加入单口圆底烧瓶中，高温加热并持续搅拌直至聚乙烯醇颗粒全部溶解，形成溶胶状态；将溶胶状态的聚乙烯醇转移至模具中，利用涡旋振荡器震荡去除胶体中的气泡，放入-20℃冰箱冷冻1小时；
S2：将S1步骤中冷冻好的聚乙烯醇水凝胶取出，放在塑料培养皿中用密封袋密封，置于恒温恒湿箱中，陈化12小时以增加水凝胶的交联度，随后加入水中溶胀，得到溶胀平衡的PVA水凝胶；
S3：将S2步骤中得到的水凝胶，置于30mL高氯酸溶液中，加入不同浓度的苯胺单体，搅拌8-12进行预混，得到网络结构中具有苯胺单体的PVA水凝胶；
S4：将过硫酸铵加入10mL高氯酸溶液，搅拌使其充分溶解，得到分散均匀的过硫酸铵溶液；
S5：将S4步骤中预混好的过硫酸铵溶液利用恒压分液漏斗匀速滴入S3步骤的溶液中，并持续搅拌，开始引发聚苯胺纳米纤维的生长，得到PVA/PANI复合水凝胶；
S6：反应结束后，将生长过聚苯胺的复合水凝胶取出，将聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶浸泡在纯水中，放在摇床中以25℃，转速120rpm的转速震荡24h，以清洗水凝胶网络结构中残留的高氯酸与苯胺单体，得到干净无杂质的PVA/PANI复合水凝胶。
所述S1步骤中不同质量比选用20wt％、25wt％、30wt％，后续测试所提到的复合水凝胶，聚乙烯醇含量为25wt％；加热温度为95℃；所述S2步骤中恒温恒湿箱温度为25℃，湿度90％。
所述S3步骤中三苯胺浓度为0mol/L、0.01mol/L、0.1mol/L、0.3mol/L和0.5mol/L；所述S3步骤、S4步骤、S5步骤过程均需在零下环境中进行，高氯酸的浓度为1mol/L。
所述S4步骤中的过硫酸铵为氧化剂；所述S5步骤中需磁子搅拌24h；所述S6步骤需间隔3-4小时换水。
本发明还揭示了一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的应用，应用于自愈合材料和生物医用材料方面。
图2为聚乙烯醇-聚苯胺复合的自愈合水凝胶的自愈过程示意图。而本实例的具体过程包括如下步骤：
步骤1：制备好的聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶切开成为两部分
步骤2：将两部分水凝胶断裂面接触放置
步骤3：将水凝胶在近红外激光发射器下照射一段时间，观察聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶愈合行为。
图3为本实施例1中合成的聚乙烯醇水凝胶和聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的扫描电镜图，图3a、b为聚乙烯醇水凝胶，由图可以看出，聚乙烯醇水凝胶具有良好的三维网络结构，图3c、d为聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶，通过对比可以看出，在聚乙烯醇水凝胶的三维网络结构中，有直径为10-40nm聚苯胺纳米纤维生长出。
图4为本发明的实施例中的聚乙烯醇水凝胶和聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶紫外可见光谱图，聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶溶液在700-1000nm处出现吸收峰，而聚乙烯醇水凝胶溶液在近红外区域未出现吸收峰，证明了聚苯胺在近红外区具有良好的吸收，可以作为近红外光热材料使用。图4中纵坐标为波长，横坐标为吸光度。
图5为本发明的实施例中，加入不同浓度苯胺后制得聚乙烯醇-聚苯胺复合的水凝胶，在808nm近红外激光发射器下照射3分钟，激光强度为0.7W/cm2，激光发射器探头到材料的距离为6cm，其升温效果如图所示，引入聚苯胺后，水凝胶能够在短时间内迅速升温，当苯胺浓度为0.1mol/L时，升温约35℃，而聚乙烯醇水凝胶未升温，证明了聚苯胺具有优异的光热转化特性。图5纵坐标为近红外光照在水凝胶表面的时间，横坐标为水凝胶表面温度变化。
图6为本发明的实施例中，加入不同浓度苯胺后制得聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的应力-应变曲线，随着苯胺浓度增加，聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的刚性逐渐增强，在同样的拉升长度时，最大断裂力逐渐增大。证明聚苯胺的引入，能够改善聚乙烯醇水凝胶的力举性能。图6中纵坐标为应变-拉伸时水凝胶的长度改变与原来长度的比值，横坐标为应力-水凝胶被拉伸时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为应力。
具体实施方法包括如下：
步骤1：将规格为长12mm，厚度2mm的哑铃型聚乙烯醇与聚苯胺的复合水凝胶切开成为两部分，
步骤2：将两部分水凝胶断裂面接触放置，并在808nm近红外激光发射器下照射一段时间，使其愈合；其中，激光强度为0.7W/cm2，激光发射器探头到材料的距离为6cm，照射时间为3min；
步骤3：将经过照射愈合的水凝胶通过万能试验机测试得到愈合后材料断裂时的应力-应变曲线。
图7为本发明的实施例中的，加入不同浓度苯胺后制得聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的愈合效率对比图，其中当苯胺浓度为0.1mol/L时，愈合效率高达90％。图7中纵坐标为苯胺的浓度，横坐标为引入不同浓度苯胺后，复合水凝胶的愈合效率。
图8为本发明的实施例中的聚乙烯醇水凝胶与聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶愈合过程对比。具体过程为：将聚乙烯醇水凝胶与聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶切开成为两部分，将两部分水凝胶断裂面接触放置，并在808nm近红外激光发射器下照射一段时间，使其愈合；其中，激光强度为0.7W/cm2，激光发射器探头到材料的距离为6cm，照射时间为3min；愈合后通过拉伸的方式证明明聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶能够完成愈合。
所有的测试结果表明，本发明所涉及的基于聚乙烯醇-聚苯胺复合的水凝胶具有优异的光热转化效果，随着苯胺浓度增加，复合水凝胶的机械性能增加；当苯胺浓度为0.1mol/L时，升温效果最好，约35℃；自愈合效率最大，可达90％。采用冻融法和原位生长法制备的复合自愈合水凝胶，过程操作简便，利于大规模推广研究。此外，对于研究聚苯胺在自愈合材料制备领域有着重要研究意义。
所述复合水凝胶的应用为，聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶具有优异的远程可控自愈合性能。所述自愈合性能是，当水凝胶受外力影响而形成裂纹时，在产生裂纹的区域，聚乙烯醇分子间氢键断裂，而光热材料聚苯胺能吸收近红外光转化为热能，当温度达到聚乙烯醇分子链段的玻璃化温度时，断裂处的链段运动并实现氢键重组进而完成愈合过程；利用原位聚合的方式将具有光热效应的聚苯胺引入聚乙烯醇水凝胶中，可实现水凝胶“无限”的愈合。
本发明提供了一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用，针对目前水凝胶材料稳定性差、愈合效率低等问题，设计和构建了结构稳定均一、具有良好的机械性能、优异的光热转换效果的自愈合水凝胶。其中，聚乙烯醇通过物理交联，形成大量分子间氢键，可以保持水凝胶三维网络结构的稳定性。但作为广泛使用的软材料，水凝胶一直存在机械性能不够优异的问题有待解决。作为刚性分子，聚苯胺的引入可以增强水凝胶的机械性能，除此之外，聚苯胺可以作为可近红外吸收的光热材料，赋予聚乙烯醇水凝胶愈合性能。本发明提供的水凝胶制备简单，不仅具有优异的自愈合性能，且两种聚合物都具有良好的生物相融性，可以实现在生物医用材料上的潜在应用。
本发明聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶，通过原位生长的方式在聚乙烯醇三维网络结构中引入了具有光热转化特性的聚苯胺。当水凝胶受外力影响而形成裂纹甚至破损断裂时时，在受损区域，聚乙烯醇分子间氢键断裂，而经过近红外光照，通过聚苯胺吸收近红外光转换为热能，当温度达到聚乙烯醇分子链段的玻璃化温度时，断裂处的氢键可进行重组；这样将具有光热效应的聚苯胺引入聚乙烯醇水凝胶中，可实现水凝胶“无限”的愈合。
上述介绍的聚苯胺是利用原位聚合的方式复合在聚乙烯醇水凝胶三维网络结构中，所述原位生长的方式是在酸性环境中，将苯胺单体与氧化剂共混后发生，所述酸性环境由高氯酸提供，所述氧化剂是过硫酸铵，所述聚苯胺具有良好的纳米纤维形貌，纳米纤维尖端直径在10-40nm之间。
本发明从生物材料安全长效应用的实际需求出发，将高分子水凝胶与具有纳米纤维结构的光热材料结合，赋予水凝胶多功能性，构建高稳定性、多功能化的自愈合水凝胶。同时，本发明水凝胶具有良好的纳米纤维形貌、优异的光热转换效果及其愈合效率可达90％，具有着重要的研究意义。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶，其特征在于：
所述复合水凝胶包括聚乙烯醇水凝胶和具有光热转化特性的聚苯胺纳米纤维，所述聚苯胺纳米纤维是利用原位聚合的方式复合在聚乙烯醇水凝胶三维网络结构中；
原位聚合的方法是指在酸性环境下，利用氧化剂诱发苯胺单体在聚乙烯醇水凝胶的三维网络结构表面，通过成核接枝过程形成直径在10-40nm之间的纳米纤维结构，所述复合水凝胶能够利用聚苯胺纤维的光热转化特性，通过将光能转化为热能，升温达到50℃及以上，聚乙烯醇链段发生运动并实现分子间氢键重组，实现利用近红外光远程控制诱导的自愈合。
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶，其特征在于：所述聚乙烯醇水凝胶以分子间氢键的方式形成稳定的三维网络结构。
3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶，其特征在于：所述原位聚合的方式是在酸性环境中，将苯胺单体与氧化剂共混后发生，所述酸性环境由高氯酸提供，所述氧化剂是过硫酸铵。
4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶，其特征在于：所述水凝胶具有良好的三维网络结构，所述聚苯胺具有良好的纳米纤维形貌，纳米纤维尖端直径在10-40nm之间。
5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶，其特征在于：所述聚乙烯醇具有良好的生物相容性，所述聚苯胺具有优异的光热效果及生物相容性。
6.一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：将不同质量比的聚乙烯醇颗粒与水加入单口圆底烧瓶中，高温加热并持续搅拌直至聚乙烯醇颗粒全部溶解，形成溶胶状态；将溶胶状态的聚乙烯醇转移至模具中，利用涡旋振荡器震荡去除胶体中的气泡，放入-20℃冰箱冷冻1小时；
S2：将S1步骤中冷冻好的聚乙烯醇水凝胶取出，放在塑料培养皿中用密封袋密封，置于恒温恒湿箱中，陈化12小时以增加水凝胶的交联度，随后加入水中溶胀，得到溶胀平衡的PVA水凝胶；
S3：将S2步骤中得到的水凝胶，置于30mL高氯酸溶液中，加入不同浓度的苯胺单体，搅拌8-12进行预混，得到网络结构中具有苯胺单体的PVA水凝胶；
S4：将过硫酸铵加入10mL高氯酸溶液，搅拌使其充分溶解，得到分散均匀的过硫酸铵溶液；
S5：将S4步骤中预混好的过硫酸铵溶液利用恒压分液漏斗匀速滴入S3步骤的溶液中，并持续搅拌，开始引发聚苯胺纳米纤维的生长，得到PVA/PANI复合水凝胶；
S6：反应结束后，将生长过聚苯胺的复合水凝胶取出，将聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶浸泡在纯水中，放在摇床中以25℃，转速120rpm的转速震荡24h，以清洗水凝胶网络结构中残留的高氯酸与苯胺单体，得到干净无杂质的PVA/PANI复合水凝胶。
7.根据权利要求6所述的一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的制备方法，其特征在于：所述S1步骤中不同质量比选用20wt％、25wt％、30wt％，后续测试所提到的复合水凝胶，聚乙烯醇含量为25wt％；加热温度为95℃；所述S2步骤中恒温恒湿箱温度为25℃，湿度90％。
8.根据权利要求6所述的一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中三苯胺浓度为0mol/L、0.01mol/L、0.1mol/L、0.3mol/L和0.5mol/L；所述S3步骤、S4步骤、S5步骤过程均需在零下环境中进行，高氯酸的浓度为1mol/L。
9.根据权利要求6所述的一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的制备方法，其特征在于：所述S4步骤中的过硫酸铵为氧化剂；所述S5步骤中需磁子搅拌24h；所述S6步骤需间隔3-4小时换水。
10.一种聚乙烯醇-聚苯胺复合水凝胶的应用，其特征在于：应用于自愈合材料和生物医用材料方面。
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