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3D打印方法:海藻酸鹽-氧化石墨烯水凝膠具有增強的離子可調性和化學機械穩定性
更新時間:2018-11-27 瀏覽數:

石墨烯雜志    2018-11-27   

    

      結合2D碳納米材料的納米復合水凝膠可以增強單獨使用聚合物基質時未觀察到的響應行為。特別地,非共價相互作用可以促進機械性能增強,并且可以通過外部刺激自我恢復。這里,我們使用非共價的離子交聯機制結合光導3D打印,制造了海藻酸鹽-氧化石墨烯(GO)水凝膠。經研究表明,海藻酸鹽-GO水凝膠表現出增強的剪切,壓縮和拉伸的機械性能,相對于只含海藻酸鹽的水凝膠,增加兩倍剪切模量,減少三倍非彈性形變,增加九倍斷裂能。此外,除去離子交聯劑后,通過納米片之間的氫鍵作用可以穩定海藻酸鹽-GO水凝膠,且保持完整。最后,這些納米復合水凝膠的剪切模量可通過調節外部離子濃度,達到500倍以上。這里,證明了海藻酸鹽-GO可以立體光刻印刷成堅固的,獨立和懸垂的3D結構。如此設計的材料結構在高鹽溶液中表現出出色的穩定性和超疏油性,可用于驅逐各種油??傊?,這種具有工程化非共價相互作用的納米復合水凝膠可以用于水和海洋環境的“智能”多響應和多功能設備。




 Figure 1.摘要圖。




 Figure 2.使用一般陽離子進行海藻酸鹽-GO水凝膠的光導離子交聯方法。



 

 Figure 3.(a)海藻酸鹽和海藻酸鹽-GO前驅體溶液的流變頻率掃描表征;(b)前驅物溶液流動性質的剪切速率表征,隨著GO濃度的增加,偽塑性增加。




 Figure 4. 海藻酸鹽結合GO后,機械性能變化情況,包括剪切儲存模數,應力-應變曲線,彈性系數,遲滯曲線等。




 Figure 5.(a)1XBa2+海藻酸鹽水凝膠,隨后由70X Ba2+和EDTA處理的明場顯微圖和剪切流變學性質;(b)70X Ba2+和EDTA循環降解處理的1X Ba2+海藻酸鹽-GO水凝膠;(c)1X Ba2+海藻酸鹽水凝膠,隨后由70X Ba2+和EDTA處理的橫截面面積變化;(d)由70X Ba2+和EDTA循環處理的1X Ba2+海藻酸鹽-GO水凝膠的橫截面面積變化。

 

該研究工作由布朗大學Ian Y. Wong研究組于2018年發表在Alginate-Graphene Oxide Hydrogels withEnhanced Ionic Tunability and Chemomechanical Stability for Light-Directed 3DPrinting(https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.11.006)


http://https://mp.weixin.qq.com/s/U1qMmwnrO6uXC-XB_VfkPw


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