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3D打印与静电纺丝相结合,实现快速响应和增强水凝胶致动器的可设计性

发布时间:2020-12-25    来源:优发手机网页版登录|官网入口84872

首页-章节多孔结构已沦为形状变形水凝胶构建较慢号召的最重要突破。然而,一般来说这些多孔致动器所取得的3D形状单调而单一。本文通过融合“静电纺丝”和“3D打印机”两种技术,研发了一种非常简单而标准化的方法,可以分解具备较慢变形和性能强化的3D设计性可变形水凝胶。在有介孔结构的电纺膜上通过性刺激号召,调节由收缩/膨胀引发的平面及层间内应力,从而指导电纺膜的变形不道德以适应环境的变化。

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通过该法,一系列较慢变形的水凝胶致动器享有了各种独有的号召不道德,还包括3D结构的共轭/不可逆构成,3D管的拉链以及具备多的电子态的3D结构的构成。值得注意的是,虽然凝(N-异丙基丙烯酰胺)被选为本研究的模型系统,该法某种程度限于于其他性刺激号召水凝胶,这非常丰富了较慢变形水凝胶致动器的应用于前景。

成果概述近日,浙江大学的计剑教授和德国拜为罗伊特大学的SeemaAgarwal(联合通讯)在Adv.Funct.Mater.上公开发表了一篇为题“Combining3DPrintingwithElectrospinningforRapidResponseandEnhancedDesignabilityofHydrogelActuators”的文章。该文章讲解了利用介孔结构电纺丝热号召凝(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)膜作为具备多孔结构的形态再次发生基底,保证水的温度在高于和高于其临界沉淀温度(LCST)的温度变化时较慢吸取和解吸。通过3D打印机在PNIPAm膜上打印机有所不同的刚性PNIPAm/粘土图案。

虽然PNIPAm/粘土复合材料与电纺膜比起展现出的号召性较为不显著,但它对指导构成掌控基材形状改变的内部形变具备尤其起到。PNIPAm作为模型系统,是一种限于于众多其他号召型水凝胶的普适性方法。

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与其他图案化技术比起,作为计算机辅助的3D打印机技术既获取对结构和成分的准确掌控,又获取出众的可设计性。该法创造性地融合静电纺丝和3D打印机的优势,在提升取得的3D形状的复杂性的同时强化设计性,获取较慢变形,简单易行。图文简介图1通过静电纺丝制取PNIPAm执行器示意图a)UV交联;b)3D打印机辅助图案化;c)最简单图案的打算样品的示意图。

图2样品示意图及其内部形变测试a)打算样品的示意图;b)所制取样品的共轭形状改变;c)在37℃下由收缩失配引发的面内内应力(向下)和层间内应力(向上)的示意图。红色箭头:起到于印刷线上的形变;黑色箭头:起到于静电纺丝(NIPAm-ABP)膜上的形变;d)在37℃下在水中倾斜的电纺膜;e)随着印刷线之间距离的减少,37℃时的曲率变化;f)样品在水中的温度号召性(邻接印刷线之间的距离为6mm);g)加剧/降温周期中形状改变的可重复性(邻接印刷线之间的距离为4mm)。图3样品的形状变形过程当样品从0℃移往到37℃(上)或37℃到0℃(下)时,样品的形状变形过程。从0℃到37℃形状改变所需的时间大约为2.8秒,而从37℃到0℃的形状改变大约为2.6秒。

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图4样品刚性模式引领的形状变形和温度号召不道德a)、d)有所不同模式的示意图;b)~e)在37℃水中取得的三维形状的照片;e)中的插画回应在37℃下通过外力使试样变形后取得的平稳形状;c,f)在0℃水中取得的三维形状的照片。比例尺:5毫米。图5紫外可见吸收光谱a)样品在有所不同温度下的水中的倾斜方向;b)在37℃的水中首先浸泡有所不同温度的水中样品的倾斜方向的插画;c)通过在静电纺丝基质的两侧上印刷线尺寸上展开热致动的不可逆构成的拉链管。小结研究团队通过创造性地融合静电纺丝和3D打印机技术,展开较慢号召应力水凝胶的设计。

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由于多孔结构引发的较慢传质,静电纺丝介孔结构基底获取了较慢号召,而在基底上精心设计的,通过3D打印机产生的刚性图案为水中3D结构的构成和其暴号召获取了方法。该法非常简单,限于于大量样品的制取。此外,虽然实验中自由选择PNIPAm作为研究优发官网首页模型,但这类方法可以扩展到其他号召水凝胶。

坚信通过融合有所不同种类的号召性水凝胶或其它转录技术,可以在此框架中产生许多有意思的结果。|首页。

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