《AFM》：4D打印高强度原位相分离凝胶

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分类：行业动态
发布时间：2023-04-10 17:27
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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91香蕉视频污在线观看医学、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91香蕉视频超污。

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91香蕉视频超污于创建各种软机器、软驱动器或具有可调机械性能的可穿戴电子91香蕉视频未成年人黄色。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。

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