搜索
搜索
img
资讯中心
您所在的当前位置:
首页
>
>
>
《AFM》:4D打印高强度原位相分离凝胶

《AFM》:4D打印高强度原位相分离凝胶

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-04-10 17:27
  • 访问量:

【概要描述】

《AFM》:4D打印高强度原位相分离凝胶

【概要描述】

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-04-10 17:27
  • 访问量:
详情
​2023年4月8日,卡尔斯鲁厄理工学院Pavel A. Levkin团队在《Advanced Functional Materials》期刊上发表题为Tough PEGgels by In Situ Phase Separation for 4D Printing的研究文章,通过在聚乙二醇(PEG)和丙二醇(PPG)的混合物中聚合甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA),开发了一种简单有效的方法来制备坚韧的聚合物凝胶

原文链接:

https://doi.org/10.1002/adfm.202300947

 

  研究简介  

聚合物凝胶由溶剂膨胀的交联聚合物网络系统组成,由于具备类似组织的机械性能,在生物医学、柔性电子和人造肌肉等方面显示出巨大的潜力。由于大量溶剂的存在,进一步提高聚合物凝胶的力学性能一直是一个挑战。此外,在一个聚合物凝胶系统中,将高韧性与其他优异性能(如3D打印适应性或形状记忆)结合起来更加困难。
本研究通过在聚乙二醇(PEG)和聚丙二醇(PPG)的混合物中聚合甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA),开发了一种简单高效的制备坚韧聚合物凝胶的方法。聚合弹性网络与PEG(兼容)和PPG(不兼容)具有明显的相容性,导致微观尺度上的原位相分离。所得的相分离凝胶具有较高的强度(8.0 MPa),良好的断裂应变(430%)和优异的韧性(17.0 MJ m-3)。分离出的硬相具有较高的玻璃化转变温度(75℃),使整个软聚合物凝胶在室温下具备形状记忆的特性。最后,研究人员将可调韧PEGgels的制造与3D打印以及形状记忆属性相结合,演示了PEGgels在4D打印上的应用。

  研究内容解读  

本研究开发了一种简单有效的方法来制造坚韧的相分离聚合物凝胶,并通过改变聚合混合物中使用的PEG和PPG溶剂的比例来微调材料的机械性能。研究证明,在HEMA-PEG混合物中加入PPG会导致原位相分离并形成微米大小的富含聚合物的刚性结构域,从而实现材料的增韧。变形过程中,富聚合物相主要耗散能量,富溶剂相则保持较大的伸长。所制备的相分离聚合物凝胶(HEP)在室温下具有较高的强度(8.0 MPa)、良好的断裂应变(430%)和较大的韧性(170 MJ m-3)。

此外还证明了将原位相分离与3D打印相结合的可能性,这使研究人员能够打印具有增强机械性能的3D物体,这是受益于PEG/PPGgel材料的相分离性质。最后,分离的相赋予聚合物凝胶形状记忆性能,结合3D打印性能将有机会应用于创建各种软机器、软驱动器或具有可调机械性能的可穿戴电子产品。此外,研究人员提出该方法不局限于上述材料,可与其他设计方法结合,制备具有定制性能的聚合物凝胶,将其与3D打印性能和形状记忆性能相结合,提供了基础的、可扩展的高级功能材料。

 

图1 基于混合低聚物溶剂的原位相分离聚合物凝胶示意图。

 

图2 相分离凝胶概述及结构表征。

 

图3 相分离PEG/PPG聚合物凝胶的力学性能。

 

图4 不同溶剂组成聚合物凝胶的形状记忆效应。

图5 相分离凝胶(HsEP6)的4D打印。

——END——

       奇遇科技DIW直写3D打印机采用独家4D打印引擎,支持高精度可控4D打印,团队于近期联合清华大学、佛材院在国际权威期刊《Additive Manufacturing》上报道一项采用团队自主研发的3D打印机所进行的陶瓷4D打印最新研究成果。可点击http://www.adventuretech.cn/news/224.htmll查看详细内容。

关键词:

扫二维码用手机看

更多资讯

奇遇科技
可进行留言
可进行留言

版权所有 2021 深圳奇遇科技有限公司  粤ICP备16050384号   网站建设:中企动力 深圳