[科普中国]-吸液膨胀

吸水膨胀是指吸水性能好的材料吸收液体后，体积变大，发生的膨胀的现象。

简介吸水材料中含有足够量的亲水性基团或物质，当它与水接触时，水分子会通过表面吸附、毛细管作用及扩散等进入其内部，与材料中的亲水性基团或物质形成极强的结合力，随着水分子的不断增加，材料会发生膨胀形变1。

吸水膨胀橡胶吸水膨胀橡胶是20世纪70年代末日本开发的一种新型功能高分子材料，被广泛应用于隧道、地铁、涵洞、水下工程、海上采油以及城镇供水设施等。吸水膨胀橡胶是通过在橡胶基体中引入亲水基团或亲水组分制成，其吸水后可膨胀至自身质量或体积的数倍乃至数百倍，充满所接触的不规则表面、空穴及间隙，同时产生巨大的接触压力以达到密封止水的效果。

吸液膨胀机理吸水膨胀橡胶与水接触时，水分子通过扩散、毛细及表面吸附等物理作用进人橡胶内，与橡胶中的亲水性基团形成极强的亲和力。水分的进人使橡胶内外形成渗透压差，并促使亲水性组分不断吸收水分，致使橡胶发生形变。当橡胶抗形变力和渗透压达到平衡时，吸水膨胀橡胶达到稳定状态。橡胶和亲水组分种类繁多，而且亲水组分吸水(盐水)速率、吸水(盐水)率、在吸水膨胀橡胶中的分散状态以及橡胶相力学性能等均对吸水膨胀橡胶的吸水膨胀过程有影响。一般认为水分子从水相向吸水膨胀橡胶中的扩散过程主要与水分子在橡胶相中的扩散过程以及橡胶相高分子链段的松弛过程有关。当水分子扩散速率小于橡胶相高分子链段松弛速率时，扩散过程为控制步骤，当水分子扩散速率与橡胶相高分子链段松弛速率相近时，扩散过程为非 Fickian扩散过程2。

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学