清华李晓雁/南方科大葛锜:强韧、抗疲劳3D打印水凝胶!

双一流学习 2023-10-22 14:55:47

近年来,基于数字光处理(DLP)技术发展的可3D打印聚丙烯酰胺水凝胶在各大领域发挥着重要的应用潜力,然而3D打印水凝胶具有较大的断裂伸长率,但强度和模量较低,且耐疲劳性较差,这限制了其在人造组织中的应用。

针对上述问题和挑战,近日清华大学李晓雁教授/南方科技大学葛锜副教授团队通过将芳纶纳米纤维(ANF)引入水凝胶溶液中,然后对该溶液施加紫外线照射,合成了由芳纶纳米纤维(ANF)增强的可3D打印水凝胶复合材料。与纯水凝胶相比,0.3 wt% ANF-水凝胶复合材料的强度、断裂能和疲劳阈值同时提高了约10倍,模量提高了约30倍,而伸长率没有明显降低。复合材料模量、强度和疲劳阈值的提高与杂化聚合物网络的形成有关,而断裂能的增强主要归因于链缠结、氢键和相分离。由于3D打印分辨率高和生物相容性好,这些ANF-水凝胶复合材料在生物体柔性电子设备中具有潜在的应用前景。目前的研究为提高 3D 打印水凝胶的机械性能提供了一种通用且有效的策略。

ANF-水凝胶复合材料的制备和表征。

ANF-水凝胶复合材料的3D打印、生物相容性和性能比较。

ANF-水凝胶复合材料作为柔性电子器件的应用。

总之,此研究为改善基于DLP的3D打印水凝胶的力学性能提高了一个普遍而有效的策略,使水凝胶复合材料有了更为广阔的应用前景。

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