颗粒在线讯:为了满足不同应用的需求,如:柔性电子设备,伤口修复,器官组织模拟,软体机器人等,水凝胶被制作成了三维,二维或者一维的材料。相对于三维或者二维水凝胶,一维水凝胶,也被称为水凝胶纤维,具有很小的表面积,这也意味着水凝胶纤维在相同的负荷之下,会承受更大的压强,这也使得在应用中对水凝胶纤维的机械强度有着比三维或者二维更高的要求。尽管已报道的水凝胶纤维有着不错的机械性能,但这些纤维基本上都是通过人工拉丝形成的,不能够应用于大规模生产,这也限制了这些水凝胶纤维在工业和生活中的实际应用
卡尔加里大学化学和石油工程系吕清叶教授团队基于银-木质素纳米颗粒诱导的氧化脱羧和醌-领苯二酚的可逆氧化还原反应,并在水凝胶前驱液中加入柠檬酸,丙烯酸和聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)。经过室温下反应交联,形成了具有持久粘附性,强抗菌性和强可纺丝性的水凝胶。该水凝胶的拉伸性能极其优异(超过12400%),并可通过手动拉丝,电纺机,自制抽丝机制作微米或纳米级水凝胶纤维。所得的微米级纤维显示出了卓越的机械性能,包括422.0兆帕拉伸应力,86.5%的应变,8.7 GPa的杨氏模量和281.6 MJ m-3的韧性。此外,纳米级纤维可通过电纺机纺到个人防护设备(如口罩)上形成一层对于细菌气溶胶有接近100%杀菌效率的抗菌涂层。论文的第一作者为何潇博士后研究员。
TOC
图1. a) 通过“接触-分离-拉伸”的方法手动从超拉伸水凝胶中生成微米级水凝胶纤维,水凝胶微米纤维的b) 外部和c)横截面扫描电子显微镜图像,水凝胶微米纤维承受d)扭转,e)弯曲,f)打结和g)承重。其中图g)表现为单根直径约为50微米的水凝胶纤维成功承受住质量为11.9克重量的挂饰。
图2. a)通过19号针头,用超拉伸水凝胶写出“UCHYDROGEL”,b)用来大规模生产水凝胶纤维的自制抽丝机,c)纺出的水凝胶纤维具有均匀的直径和d)单根纺丝水凝胶纤维的拉伸应力-应变曲线。d)中的插图表现为用9.5毫克水凝胶纤维束成功吊起317.2克重量的瓶装甲醇,显示了纺丝水凝胶微米纤维优异的机械性能。
图3. 通过电纺机纺出的纳米级水凝胶纤维应用:a,b)具有水凝胶纳米纤维涂层的口罩(HFM)和普通商业口罩(CM)表面的扫描电子显微镜图像。c,d) 图a和b中红色区域的放大微观结构(背散射电子图像),其中图c证明了银纳米颗粒(白点)在水凝胶纤维中的良好分散性,e,f)在暴露在细菌气溶胶之后在周围环境中放置2小时候,具有水凝胶纳米纤维涂层的口罩和普通商业口罩的抗菌效率对比。
下一篇: 过程工程所发布自主研发离散模拟软件
版权与免责声明:
(1) 凡本网注明"来源:颗粒在线"的所有作品,版权均属于颗粒在线,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:颗粒在线"。违反上述声明者,本网将追究相关法律责任。
(2)本网凡注明"来源:xxx(非颗粒在线)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。
(3)如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。