基于隐形眼镜探究水凝胶的研究现状与应用场景
时间：2021-02-05 16:05:57 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：隐形眼镜在我们生活中非常常见，它的主要材质就是水凝胶。本文首先回顾了隐形眼镜的发展，并对隐形眼镜的材质进行了简单介绍。接着又对水凝胶进行了简单介绍，最后对水凝胶的应用场景进行了说明。
关键词：隐形眼镜;水凝胶;应用场景
中图分类号：R318.08 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）04-0253-02
0 引言
隨着电子信息时代的发展，各类电子设备进入到千家万户，手机、笔记本电脑、台式机、电视机、pad等各类电子设备代替90年代之前的各类书本玩具，成为现代人手中的消遣娱乐之物。错误的用眼方式使得近视眼问题已经成为全国最流行的病，而且从近些年的研究数据来看，患病率呈上升趋势并向低龄化发展。有一项针对年龄在15～18周岁的中学生眼睛状态的调查，调查结果显示这些中学生中已经被诊断为近视的人数占总人数的66.51%，其中，被诊断为近视眼时的最小年龄为5岁，最大年龄为17岁，被诊断为近视眼的平均年龄为13～14岁之间，近视眼高发期在12～15岁之间。近视眼的发生使得眼镜成为生活中的必需品，但佩戴隐形眼镜影响外在整体美感，随着人类技术的逐步发展，轻薄、有美感的隐形眼镜问世。
如今，隐形眼镜是很多时尚爱美人士的必备品，品类繁多的隐形眼镜不但帮助近视眼的人重获清晰的视界，也为人们提供了更加个性化的装饰。我们知道，隐形眼镜的常用材质是水凝胶，接下来将一起从隐形眼镜出发，探讨水凝胶的更多应用。
1 隐形眼镜
1.1 隐形眼镜的发展
别小看这一枚小小的隐形眼镜，它的发展史可是有500多年。隐形眼镜的学名叫做角膜接触镜，它的起源要追溯到500年前的1508年，一天，意大利科学家达·芬奇透过装满水的玻璃缸中向外望时，发现原来模糊的世界变得清晰了，虽然当时他并没有意识到这能够矫正视力，但是这个偶然的发现可以说是隐形眼镜的开端了。受到这个发现的启示，人们开始了一系列的尝试，有人尝试将装满水的软管附着在人的眼睛上，也有人提议将装满水的软管隐藏在眼皮底下，但都因为无法应用到实际中使得所有设想都停留在纸面上。
1845年，英国的赫尔奇尝试在玻璃和眼睛中间填充动物胶质，发现这一操作能够实现短暂的视力恢复。之后，随着有机玻璃的发明，第一幅全塑料隐形眼镜终于问世。紧接着，通过科研人员的不断探索，终于在1950年前后，形状类似今天隐形眼镜的硬性隐形眼镜被发明出来，这种隐形眼镜可以佩戴一整天。至此隐形眼镜的设计、制造、应用等各方面迎来了前所未有的长足发展。虽然有机玻璃材质的隐形眼镜光学特性良好，还能起到矫正散光的作用，但是因为这种材质不透氧，佩戴过程中会造成角膜缺氧水肿，对眼睛的伤害非常大，所以隐形眼镜的革新仍在继续进行。经过十年的研究，时间到了1960年，科学家终于发明出了水凝胶材料，制作出了软性隐形眼镜，用这种材料制作的隐形眼镜透氧性非常高，佩戴起来舒适，所以这种材质的隐形眼镜逐渐被人们接收并沿用至今。软性隐形眼镜在使用的过程中也发现了一些缺点，比如容易吸附沉淀物、保养复杂、容易破损等，于是科学家又继续探索新的材料，终于在1976年利用CAB材料制作出来的半硬性隐形眼镜问世，如今隐形眼镜的材料逐渐增多，如氟聚合物、硅、氟硅丙烯酸酯等材料。
1.2 隐形眼镜的材质
随着材料技术的不断进步，隐形眼镜的制作材质也在不断变革，如今市面上常见的隐形眼镜材料为水凝胶和硅水凝胶两种。两种材质各有特点，水凝胶材料使用历史比较久，它的主要优点是镜片柔软、负有弹性，同时湿润度很高。在我们佩戴的过程中，初期几乎感觉不到镜片的存在。只是水凝胶材质制作的隐形眼镜透氧率相对偏低，佩戴时间长了会感觉眼睛发干，有些不透气的感觉。所以如果用户在购买隐形眼镜时，要注意购买的隐形眼镜对于锁水功能的说明，只有水分不易流失的隐形眼镜才对眼睛的伤害更小。而硅水凝胶的主要特点就是透氧性能非常好，佩戴的过程中蛋白质的沉积比较少，佩戴时间长也不会出现缺水的情况，随着佩戴时间的增长也不会出现强烈的异物感。同时，由于硅水凝胶中加入了“硅”的成分，所以相对水凝胶材质会更加硬，佩戴时更加容易操作。
2 水凝胶简介
水凝胶自从被发明以来就开始为人类服务，被不断地应用在各行各业，由于其能够在水中溶胀并保持大量水分却又不溶解的特性，在生物化学、医学方面的应用更为广泛，接下来一起来认识一下水凝胶。
2.1 水凝胶发展史
从化学角度来讲，水凝胶是一种适度交联的亲水性高分子，它能够在水中发生溶胀现象，但是却不会溶解，自上个世纪40年代至今，水凝胶的众多物理性质逐渐被发现，水凝胶也开始被广泛应用在各类场景中。在水凝胶领域最早做出贡献的是P.J.Flory教授，是他率先从热力学角度提出了凝胶弹性理论，为后期水凝胶的发展奠定了坚实的基础。随着水凝胶被应用到隐形眼镜中，更多水凝胶的应用尝试取得成功。2013年，美国约翰·霍普金斯大学医学院开发出一种新型水凝胶生物材料，这种材料能够对软骨修复手术中为患者的康复提供帮助。手术中将这种材料注入到骨骼的小洞中，水凝胶就会刺激骨髓生长干细胞，最后长出软骨，新生软骨的覆盖率高达86%。同时，在关节润滑和减少发炎的相关技术中，这种材料也能起到重要作用。不但在生物医学技术，在工业、农业、制造业，水凝胶及其衍生品都在不断地被应用起来，呈现多元化的发展趋势。
2.2 水凝胶研究现状
根据近些年《先进材料》的消息显示，水凝胶材料在的应用范围不断扩展，近些年，水凝胶所具备的优良性能也在不断引起人们的兴趣，促使科研人员不断深入研究，从市场反应来看，目前高分子水凝胶材料是研究热点，主要研究的方向可分为环境敏感性高分子水凝胶材料方向，超强吸水高分子水凝胶材料的吸液速率方向以及耐盐性和凝胶强度方向。诸如pH敏感性水凝胶、温敏性水凝胶、光敏性水凝胶以及电场敏感性水凝胶都是热门研究。
