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西安交大:软材料3D打印中的强韧粘接技术

来源:材料科学与工程|

发表时间:2019-04-28

点击:10612

文章来源:西安交通大学


亲疏水复合结构在自然界中广泛存在,如植物表层、细胞膜、神经轴突等。近年来,基于水凝胶/弹性体的人造亲疏水软结构取得了明显进展,然而其构造仍较为简单,无法媲美天然结构的复杂构造。作为快速成型技术,3D打印可用于复杂软结构的制备,不过面临着一大挑战:多材料打印结构的界面粘接性能极差。


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西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室、航天航空学院软机器实验室研究人员与美国工程院院士、哈佛大学锁志刚教授合作提出一种软结构3D打印的强韧粘接技术,实现了具有超强界面粘接的水凝胶/弹性体亲疏水异质结构的打印。研究人员将联接引发剂溶于弹性体材料中,分别调节弹性体预聚液和水凝胶预聚液的粘度,将两者以任意顺序打印在一起,然后引发聚合反应,形成具有强韧粘接的水凝胶/弹性体复合体。


该方法不同于常规的表面改性,采用本体改性的策略,打印试样的粘接能可达5000J/m2以上。该方法适用于多种水凝胶和弹性体,适用于光引发和热引发策略,适用于其他的制备过程(如浸渍涂敷),为软结构的3D打印提供了一种通用的解决方案,在可拉伸器件、软机器等领域具有良好的应用前景。


上述研究成果发表于国际权威期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials,影响因子IF=13.325)。航天学院硕士研究生杨航、李成海,博士研究生杨孟为共同第一作者,西安交通大学青年教师唐敬达、哈佛大学教授锁志刚为论文共同通讯作者,佐治亚理工教授齐航为合作作者。西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室为该论文第一署名及第一通讯单位。该研究工作得到了国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目、青年项目、博士后创新人才支持计划等的资助。

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