清華大學李曉雁Materials Today：芳綸納米纖維增強可3D打印水凝膠復合材料

鋼鐵俠 4個月前 (09-27) 1008瀏覽

利用3D打印制備出水凝膠表現出較高的拉伸特性，但強度和模量低、抗疲勞性差，從而限制了其在人造組織中的應用。清華大學航天航空學院李曉雁教授課題向可3D打印水凝膠前驅體溶液加入芳綸納米纖維（ANFs），然后對該溶液施加紫外線照射，進而獲得了ANFs增強的3D打印水凝膠復合材料。與純水凝膠相比，0.3wt%ANF水凝膠復合材料的強度、斷裂能和疲勞閾值同時提高了約10倍，模量提高了約30倍，斷裂伸長率沒有顯著降低。水凝膠復合材料的模量、強度和疲勞閾值的提高是是由于自由基聚合過程中形成了芳綸納米纖維和水凝膠鏈的混合網絡，而斷裂能的提高則主要與長鏈纏結和大量氫鍵的能量耗散機制有關。由于具有高的3D打印分辨率和良好的生物相容性，這些ANF水凝膠復合材料在生物體內的柔性電子器件中具有潛在的應用前景。該項研究為改善可3D打印水凝膠的力學性能提供了一種通用而有效的策略。研究成果以Strong, tough, fatigue-resistant and 3D-printable hydrogel composites reinforced by aramid nanofibers為題發表于Materials Today。