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3D打印方法:海藻酸盐-氧化石墨烯水凝胶具有增强的离子可调性和化学机械稳定性
更新时间:2018-11-27 浏览数:

石墨烯杂志    2018-11-27   

    

      结合2D碳纳米材料的纳米复合水凝胶可以增强单独使用聚合物基质时未观察到的响应行为。特别地,非共价相互作用可以促进机械性能增强,并且可以通过外部刺激自我恢复。这里,我们使用非共价的离子交联机制结合光导3D打印,制造了海藻酸盐-氧化石墨烯(GO)水凝胶。经研究表明,海藻酸盐-GO水凝胶表现出增强的剪切,压缩和拉伸的机械性能,相对于只含海藻酸盐的水凝胶,增加两倍剪切模量,减少三倍非弹性形变,增加九倍断裂能。此外,除去离子交联剂后,通过纳米片之间的氢键作用可以稳定海藻酸盐-GO水凝胶,且保持完整。最后,这些纳米复合水凝胶的剪切模量可通过调节外部离子浓度,达到500倍以上。这里,证明了海藻酸盐-GO可以立体光刻印刷成坚固的,独立和悬垂的3D结构。如此设计的材料结构在高盐溶液中表现出出色的稳定性和超疏油性,可用于驱逐各种油。总之,这种具有工程化非共价相互作用的纳米复合水凝胶可以用于水和海洋环境的“智能”多响应和多功能设备。




 Figure 1.摘要图。




 Figure 2.使用一般阳离子进行海藻酸盐-GO水凝胶的光导离子交联方法。



 

 Figure 3.(a)海藻酸盐和海藻酸盐-GO前驱体溶液的流变频率扫描表征;(b)前驱物溶液流动性质的剪切速率表征,随着GO浓度的增加,伪塑性增加。




 Figure 4. 海藻酸盐结合GO后,机械性能变化情况,包括剪切储存模数,应力-应变曲线,弹性系数,迟滞曲线等。




 Figure 5.(a)1XBa2+海藻酸盐水凝胶,随后由70X Ba2+和EDTA处理的明场显微图和剪切流变学性质;(b)70X Ba2+和EDTA循环降解处理的1X Ba2+海藻酸盐-GO水凝胶;(c)1X Ba2+海藻酸盐水凝胶,随后由70X Ba2+和EDTA处理的横截面面积变化;(d)由70X Ba2+和EDTA循环处理的1X Ba2+海藻酸盐-GO水凝胶的横截面面积变化。

 

该研究工作由布朗大学Ian Y. Wong研究组于2018年发表在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