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《Advanced Science》:3D打印全天然水凝胶

《Advanced Science》:3D打印全天然水凝胶

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2024-01-23 11:24
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【概要描述】该论文提出的方法使绿色设计以及阻燃材料的精确高效制备成为可能,为未来阻燃材料实现绿色可持续性铺平了道路。

《Advanced Science》:3D打印全天然水凝胶

【概要描述】该论文提出的方法使绿色设计以及阻燃材料的精确高效制备成为可能,为未来阻燃材料实现绿色可持续性铺平了道路。

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2023年12月14日,贵州民族大学左晓玲副教授课题组在《Advanced Science》上发表题为3D Printed All-Natural Hydrogels: Flame-Retardant Materials Toward Attaining Green Sustainability的研究论文,该论文提出的方法使绿色设计以及阻燃材料的精确高效制备成为可能,为未来阻燃材料实现绿色可持续性铺平了道路。

原文链接:

https://doi.org/10.1002/advs.202306360

 

  研究简介  

 

生物质基水凝胶是一种很有前途的阻燃材料,在交通运输、航空航天、建筑和电气工程以及电子领域具有很高的应用潜力。然而,生物质基水凝胶的快速还原光聚合(VP)3D打印,尤其是全天然水凝胶,仍然很少见。本文介绍了一类具有强共价网络的新型VP 3D打印水凝胶,该水凝胶使用全生物质材料和用低强度可见光组装的商用液晶显示器(LCD)打印机制造。令人鼓舞的是,VP 3D打印技术提供的高度有序的逐层堆积结构使这些水凝胶具有显着的阻燃性、优异的耐温性、有利的燃烧行为和良好的机械强度,特别是使它们具有比各种生物质基水凝胶更好的极限氧指数(83.5%)。

 

 

图1 可见光固化3D打印全生物质基水凝胶示意图及其耐热性展示

 

 

 

图2 可见光固化3D打印全生物质基水凝胶的残炭SEM图、热失重TGA图以及逐层堆砌结构图

 

 

 研究结论 

 

该工作中,作者将可见光固化3D打印技术引入全生物质基水凝胶的构建过程中,通过3D打印技术提供的高度有序的逐层堆砌效果,结合生物质材料特有的成炭性,所构建的全生物质基水凝胶具有优异的阻燃性能、耐高温性、有利的燃烧特性以及良好的机械强度。该水凝胶材料由可再生衣康酸、明胶和海藻酸钠通过强共价交联得到,相较于现有的各类生物质基水凝胶,其极限氧指数值可达到83.5%,力学性能可达197.1 KPa。可见光固化3D打印技术的应用,不仅体现出绿色环保、快速高效、条件温和、结构可控与精度可调的优势,还避免了传统减材制造工艺在阻燃材料加工过程中造成的原材料损耗、VOC释放、能耗大以及耗时长等缺点,是一种前景良好的可广泛应用于阻燃材料与环境材料开发的新型绿色制备技术。此外,全生物质基水凝胶的成功构建也为未来阻燃材料的绿色设计和精确高效的制备提供了崭新的视角,还为未来阻燃材料实现绿色可持续发展指明了新的方向。

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