EN
Бардык категориялар
EN

жаңылык

& quot; AFM" : Жогорку ийкемдүүлүк, жогорку бышыктык, жогорку модул, тунук нанофибр менен бекемделген гидрогель

убакыт:2021-06-07 Hits:

Нанотолочкалар материалдардын механикалык касиеттерин бир кыйла жакшырта алат жана аралаш гидрогелдерди даярдоо үчүн идеалдуу катуулатуучу материалдар катары каралат. Бирок, Гидрогель матрицасында тунук эмес нан талчыктарынын катмарлуу катмарлануусу же тегиз эмес бөлүштүрүлүшү аралаш гидрогелдердин механикалык касиеттеринин төмөндүгүнө жана тунуктугунун начарлашына алып келет. Күчтүү даярдоо, тунуктукка жана бирдиктүү нано була менен бекемделген иондук өткөргүч гидрогелине ачыктыкка доо кетирбестен, олуттуу көйгөй бойдон калууда.


In Situ Synthesis of Mechanically Robust, "Механикалык жактан бекем болгон ситуация синтезинде," Текстиль мектебинен Дин Бин жана Чжан Шичао тарабынан, Donghua University, Өркүндөтүлгөн функционалдык материалдарда, Ачык нанофибр менен бекемделген (SFRHS) Механикалык жана электрондук туруктуулукка ээ, жогорку сезгичтиги көп жолу сезүү үчүн гидрогелдер жөнүндө кабарланды.


Тунук нано була менен бекемделген SFRHS гидрогели кремнеземдик нано булаларын жана винилсиланды натрий алгинатына бириктирип даярдалган (SA)/ полиакриламид (PAM) гидрогель. ПАМ чынжырлары силан аркылуу кремний диоканеласына коваленттүү туташтырылган, күчтүү аралык аралык химиялык байланышты түзөт. Кошумча, кремний диоксидтери менен PAM чынжырларынын ортосундагы интерфейс коваленттүү эмес өз ара аракеттенүүнү камсыз кылат (суутек байланыштары сыяктуу) сунуп жатканда сынып калышы мүмкүн, энергияны бөлүштүрүү жана гидрогель тармагын гомогендөө.








SFRHs даярдоо





Кремний диоксидтеринин жогорку катышы жана нан талчалары менен гидрогель тармагынын ортосундагы туруктуу интерфейс SFRHsдин мыкты механикалык касиеттерине өбөлгө түзөт.. Изилдөө тобу алгач силансыз кремнийлүү нанофибралык күчөтүлгөн гидрогелди интерфейсте физикалык байланыш менен гана даярдады. Гидрогель P-SFRHS деп аныкталды. Кремнийдин нано талчаларынын катышы жогорулаганда 50 чейин 400, нан талчаларынын механикалык бекемдиги абдан көбөйөт (тартып 0.11 МПа чейин 0.24 MPa), бул интерфейстин күчүнүн жогорулашына байланыштуу болушу мүмкүн.


Интерфейс аралык жүктөрдү которуунун эффективдүүлүгүн жогорулатуу максатында, TMSPMA нанолибралар менен гидрогель матрицасынын ортосунда киргизилген, жана гидрогель C-SFRHS катары катталган. C-SFRHS механикалык күчү 0,3MPa, штамм болуп саналат 1400%, жана Жаштын модулу 0.11MPa. C-SFRHS модулунун жогорку деңгээли суудагы ушул сыяктуу чыңалуу күчүнө ээ гидрогелдерге караганда алда канча жакшы.


Нанотолочкаларды бекемдөө механизмин түшүнүү үчүн, жалпы атомдук молекулярдык динамиканын жардамы менен SFRHнин фазалар аралык касиеттерине L / D катышынын жана коваленттик байланыштын таасири аныкталды (MD) симуляция. Ар кандай L / D катышына ээ кремнийдин нано талчаларынын эки түрү, P-SFRH5 жана P-SFRH10, жана C-SFRH10 TMSPMA кошумча киргизүү менен, үч модель катары колдонулган. Натыйжалар өз ара аракеттенүү энергиясы 1135 чейин 2241 kJ·моль-1 L / D катышынын көбөйүшү менен, физикалык өз ара аракеттенүү экендигин көрсөтөт, Ван-дер-Ваальс күчтөрү сыяктуу, Кулон күчтөрү, жана кремнийдик нано талчалары менен гидрогель матрицасынынkJртосундагы суутек байланыштары, бекемделишет. Туруктуу коваленттик байланыш киргизилгенден кийин, курама гидрогелдин интерфейсин кыйла көбөйтүүгө болот 4000 kJ·мол-1. Кошумча, үч моделдин интерфейс сүрүлүшү сүрөт тартуу менен окшоштурулган, жана үч моделдин интерфейс сүрүлүшү кинетикалык энергияны жоготуунун негизинде эсептелет. C-SFRH10 максималдуу сүрүлүүсү 3.34 NN (P-SFRH5 жана P-SFRH10 болуп сNNналат 1.06 жана 1.87 NN, тиешелүүлүгүнө жараша). Бул чоң сүрүлүү күчү кремнийдин наноллибралары менен гидрогель матрицасынын ортосунда жылып өтүүнү кыйындатат, бул C-SFRH үчүн байкалган эң жогорку модулга жана күчкө шайкеш келет.








SFRHS механикалык касиеттери жана бекемдөө механизми






P-SFRH кичинекей гистерезисине салыштырмалуу, C-SFRHs жүктөө жана түшүрүү цикл тажрыйбаларында ири гистерезисти көрсөттү, ал эми түшүрүүдөн кийинки туруктуу деформация дээрлик жокко эсе, анын катуулугун жана суперластикасын баса белгилеген. Кийин 1000 циклдик созулуш сыноолору, Жаш модулу, максималдуу стресс жана C-SFRHS энергия жоготуу коэффициенти олуттуу төмөндөгөн жок. Морттук кадимки гидрогелдер менен салыштырганда, SFRHs күчтүү кысуу ийкемдүүлүгүн жана жогорку кысуу стрессти көрсөтөт (2.6 MPa at 90% штамм). Ошондой эле, алар структуралык кыйроосуз ушундай чоң штаммдардын астында бир нече жолу кысылышы мүмкүн. Кошумча, SiO2 наноталчаларынын курамынын көбөйүшү менен аныкталды, импеданс акырындык менен төмөндөдү, SFRHлердин иондук өткөрүмдүүлүгү жогорулоо тенденциясын көрсөткөндүгүн көрсөткөн. Иондук өткөрүмдүүлүктүн жакшырышы эки эффектке таандык: алгачкы, Курамдуу гидрогелдин курамындагы өткөргүч эмес кремнезем нано талчаларынын аз көлөмү суудагы иондордун жогорку мобилдүүлүгүн камсыз кылат. Экинчиден, жогорку кристаллдык нано талчалары жана кислоталуу бети (-OH тобу) каршы заттарды тартуу жана гидрогель боюнча үзгүлтүксүз жогорку өткөргүч канал түзүү.








SFRHSтин суперластикасы жана иондук өткөрүмдүүлүгү





SFRHS жогорку сезгичтикке жана кан айлануу стабилдүүлүгүнө кеңири сезүү диапазонунда ээ жана адамдын кыймылын жана тамырдын кагышын көзөмөлдөө үчүн колдонсо болот. SFRHs татаал жана кичинекей тышкы стимулдарды натыйжалуу көзөмөлдөй алат, кол жазма сыяктуу, жана башкалар., кол жазманын алдын алуу жана башка тармактарда маанилүү потенциалдуу колдонмолору бар.








SFRHS сезгичтиги






Тезистин аталышы: Механикалык жактан бекем болгон ситуация синтезинде, Өтө сезгич көп жолу сезүү үчүн тунук Нанофибр менен бекемделген гидрогелдер


DOI: 10.1002 / adfm. 202103117




(Булак: Полимер илиминдеги чек аралар)