液晶弹性体 (LCE) 表现出一些显著的物理特性,例如在不同性质的适当环境刺激(如热刺激)下可引起可逆的较大机械变形,这使得它们可以用作软致动器。LCE 所表现出的独特特性源于它们的各向异性微结构,其特点是嵌入聚合物网络中的液晶原分子的优先取向。LCE 设计中的一个悬而未决的问题是如何控制它们的驱动效率:液晶原分子的数量、它们如何连接到网络、有序度、交联密度是一些可控参数,然而,除了最后一个参数外,它们的空间分布一般无法调整。在本文中,我们开发了一个基于微机械的理论框架来模拟和探索网络交联密度对液晶弹性体元件机械驱动的影响。在此背景下,用于获得弹性体交联网络的光诱导聚合(光聚合)尤其令人感兴趣,它适用于精确调整材料内的交联密度分布;该技术能够获得分子级架构的 LCE,从而实现可获得驱动的最佳设计。在智能结构元件(LCE 微结构设计和优化)内正确设置交联密度排列的可能性代表了一种创建具有材料微结构编码所需驱动能力的分子级工程 LCE 元件的有趣方法。
结构厚度方向上的交联密度决定了材料性能的梯度,从而决定了浸入溶剂时的不同响应。因此,研究了获得的双层结构经受溶剂触发形状变化的能力。为此,首先从物理机械的角度研究了单层结构。表 3 报告了从本次调查中获得的主要参数。特别是,控制紫外线照射时间和打印床温度可以控制两层的凝胶含量,从而控制浸入 THF 后膨胀引起的纵向应变(e 膨胀)。此外,交联程度的增加导致两层之间的机械性能(即 E )增加(表 3 和图 1)。在这项调查之后,探索了双层结构的溶剂触发行为。由于交联,3D 打印的双层在暴露于溶剂时会发生平面外弯曲(或折叠)(图 2B)
从面食到生物组织,再到隐形眼镜,凝胶和凝胶状材料,随着水的膨胀而固有地软化。在干燥的低湿度环境中,这些材料在用水中静止时变硬。在这里,我们使用半稀释聚合物理论来发展水凝胶弹性模量和肿胀之间的简单幂律关系。从这种关系中,我们可以预测在任意相对湿度下的水凝胶刚度或肿胀。我们对在不同的交联密度和相对湿度的三个不同聚合物网格家族中水凝胶的性质的仔细预测证明了我们理解的有效性和一般性。这种预测能力可以在不同的湿度环境中对水凝胶应用进行更快的材料发现和选择。
刺激响应性聚合物网络(如微凝胶和水凝胶)具有多种特性,需要分析其合理设计和成功应用于目标领域。纳米级表征可以通过高度选择性和敏感的技术(包括高分辨率NMR光谱,弛豫测定法和降解量)来实现。本综述着重于使用1小时和13 C 1D和2D NMR技术的最新结果,这些技术提供了有关聚合物网络的化学现场选择信息,从而揭示了纳米级级别的聚合物网络的结构与动力学之间的相互作用。,NMR可以允许获取有关i)内部结构的信息。如果重要的聚合物网络性能可以与交联密度,交联相互作用的类型,电荷电荷,水生电纳米构建和分配浓度相关联,则可以制作响应式微凝胶和水凝胶的合理设计,并在药物输送,细胞载体系统,催化器,执行器和作为抗菌剂中的合理设计。
摘要:由聚(3,3-双(3,3-双基)(四甲基甲基)用四氢呋喃)制成的热固性聚氨酯弹性体和各种多功能异氰酸酯交联,以发现一种调节机械性能的新机制。额外的氢键基序(例如氨基甲酸酯或尿素)是在交叉链接机中构建的,被证明可以从本质上确定弹性体的刚度和韧性,而两个网络的共价交联密度严格控制在同一水平上。由傅立叶转换红外光谱(FTIR),动力学机械分析(DMA)和低场核磁共振(LFNMR)(lfnmr)(lfnmr)的证据(ftir)(ftir)(lfnmr),毫不犹豫地强调和支持聚氨酯热固件的机械性能的影响和支持。■简介聚氨酯弹性体是一种重要的粘弹性材料,在一定温度范围和较大的可逆变形性下具有相对较低的弹性模量。1,2
水凝胶是吸收水的聚合物网络,由于它们的脱水行为,近几十年来吸引了人们的注意力。它们已被证明是从园艺1-4到软机器人或组织工程5-9的各种应用。用于软机器人技术的水凝胶依赖于由水凝胶中水量变化而导致的机械僵硬的固有变化。 在米饭或面食等日常食品中观察到这种关系(可以描述为基于淀粉的水溶液),柔软度随水含量而增加。 在过去的三十年中,有大量的研究重点是肿胀行为1,10-16或机械僵硬5,6,9,17–24,24-31。 一个值得注意的例子是Li等人的研究,该研究使用Flory-Huggins理论来开发一个可以用来将肿胀与渗透压相关联的状态方程。32。 尤其是,他们发现渗透压与交联密度无关,表明由相同基础单体组成的凝胶可以类似地处理。 他们的工作以及他人的共同工作表明,在接近完全肿胀的状态下的水凝胶肿胀和僵硬行为的强烈基本上;但是,我们对肿胀和僵硬如何依赖湿度的了解较少。 刚度的水凝胶研究通常将分析限制为完全潮湿的状态23–25,33–36。 水凝胶中的水肿也受环境环境中的相对湿度的控制。依赖于由水凝胶中水量变化而导致的机械僵硬的固有变化。在米饭或面食等日常食品中观察到这种关系(可以描述为基于淀粉的水溶液),柔软度随水含量而增加。在过去的三十年中,有大量的研究重点是肿胀行为1,10-16或机械僵硬5,6,9,17–24,24-31。一个值得注意的例子是Li等人的研究,该研究使用Flory-Huggins理论来开发一个可以用来将肿胀与渗透压相关联的状态方程。32。尤其是,他们发现渗透压与交联密度无关,表明由相同基础单体组成的凝胶可以类似地处理。他们的工作以及他人的共同工作表明,在接近完全肿胀的状态下的水凝胶肿胀和僵硬行为的强烈基本上;但是,我们对肿胀和僵硬如何依赖湿度的了解较少。刚度的水凝胶研究通常将分析限制为完全潮湿的状态23–25,33–36。水凝胶中的水肿也受环境环境中的相对湿度的控制。这种湿度引起的肿胀对于食物尤其重要
摘要:微凝胶是水的交联聚合物,被广泛用作组织工程和再生医学的脚手架材料中的胶体构建块。微凝胶可以根据其聚合物结构,交联密度和制造方法来控制其刚度,肿胀程度和网格尺寸 - 所有这些都会影响其功能和与环境的相互作用。当前,缺乏对聚合物组成如何影响软微凝胶的内部结构以及该形态如何影响特定生物医学应用的内部结构。在本报告中,我们系统地改变了聚乙烯甘氨酸丙烯酸酯(PEG-AC)前体的结构和摩尔质量,以及它们的浓度和组合,以洞悉影响棒状微凝胶的内部结构的不同参数。我们表征了来自PEG-AC前体产生的散装水凝胶和微凝胶中丙烯酸酯基团在光聚合过程中丙烯酸酯基团的转化。此外,我们研究了细胞 - 微凝胶的相互作用,并且观察到改善的细胞在具有更容易接近的RGD肽的微凝胶上扩散,并且刚度在20 kPa至50 kPa的范围内导致细胞的生长更好。
摘要:碳纳米管 (CNT) 的优异性能在引入橡胶基质时也呈现出一些局限性,特别是当这些纳米颗粒应用于高性能轮胎胎面胶料时。由于范德华相互作用,它们倾向于聚集成束,CNT 对硫化过程的强烈影响以及填料-橡胶相互作用的吸附性质加剧了橡胶-CNT 化合物的能量耗散现象。因此,它们在滚动阻力方面的预期性能受到限制。为了克服这三个重要问题,CNT 已用含氧基团和硫磺进行表面改性,从而改善了这些橡胶化合物在轮胎胎面应用中的关键性能。通过结合机械、平衡膨胀和低场核磁共振实验,对这些使用功能化 CNT 作为填料的新材料进行了深入表征。该研究的结果表明,通过在CNT表面引入硫,在橡胶基质和纳米颗粒之间形成共价键,对橡胶化合物的粘弹行为和网络结构产生积极的影响,降低了60◦C时的损耗因子(滚动阻力)和非弹性缺陷,同时增加了新化合物的交联密度。
硅胶橡胶(SIR),一种重要的弹性体,由于其独特的特性而广泛用于生产各种工程和一般产品。尽管具有显着的特性,但基于SIR的产品仍需要抗微生物剂,例如二氧化钛,TIO 2,以消除黑色霉菌问题。仍然,添加该试剂会改变复合材料的加工性以及物理和机械性能。这项研究研究了添加不同TiO 2含量作为填充硅橡胶复合材料的加工性,物理性能和机械性能的影响。使用两圈磨坊制备了20-耐度高温风化(HTV)的爵士,在0.0、0.3、0.6和1.2 wt%的情况下加固。结果表明,以0.3 wt%TIO 2加强的爵士复合材料表现出最佳性能,其拉伸强度为1.49 MPa,突破时伸长率为340.87%,模量为0.664 MPa,Modulus中的100%,Modulus 300%的0.822 MPA和Modulus 500%的0.954 mpa的300%。此性能可以归因于此浓度下TIO 2和硅橡胶颗粒之间的有效交联密度以及有效的相互作用。结构和形态分析进一步证实了结果。因此,可以推断出,用0.3 wt%二氧化钛固化的硅橡胶具有制定需要抗菌特性的有机硅橡胶化合物的潜力。