普罗维登斯,国际扶轮——布朗大学的研究人员发现一种利用氧化石墨烯(去)添加一些骨干海藻酸水凝胶材料制成,一种从海藻中提取的天然材料,目前使用的各种各样的生物医学应用。188金宝搏bet官网在《华尔街日报》发表的一篇论文碳,研究者描述了一个三维印刷方法进行复杂而持久alginate-GO结构远更强硬,更耐断裂,海藻酸。

“限制因素之一使用海藻酸水凝胶是他们非常脆弱,他们往往会崩溃在机械载荷或低盐的解决方案,”托马斯·瓦伦汀说,博士生在布朗的工程学院领导的工作。“我们发现的是,包括石墨烯氧化物nanosheets我们可以使这些结构更强劲。”

的物质也能成为硬或软,以应对不同的化学治疗,这意味着它可以用来制造“智能”材料,能够实时应对周围环境,研究显示。188金宝搏bet官网此外,alginate-GO保留了海藻酸的能力击退油,让作为一个坚固的防污涂层新材料的潜力。

三维印刷方法用于制造的材料被称为有限元。188金宝搏bet官网这项技术使用一个紫外激光器由一个计算机辅助设计系统跟踪控制模式在光敏聚合物溶液的表面。光使聚合物链接在一起,形成固体三维结构的解决方案。重复跟踪过程,直到整个对象构建分层技术从下到上。在这种情况下,聚合物溶液使用海藻酸钠混合氧化石墨烯,碳基材料,形成单原子厚度nanosheets比钢强的体积。

一个优势的技术是海藻酸钠通过离子键聚合物链接。债券是强壮到足以支撑材料,但它们可以被某些化学治疗。给出了材料动态响应外界刺激的能力。之前,布朗的研究人员表明这种“离子交联海藻酸可用于创建材料,降低需求,迅速溶解的化学席卷了离子处理时材料的内部结构。188金宝搏bet官网

在这个新的研究中,研究人员想了解石墨烯氧化物可能会改变藻朊酸盐结构的力学性能。他们表明,alginate-GO可以仅两倍的藻酸盐,并通过裂缝更耐失败。

“添加石墨烯氧化物稳定氢键的海藻酸凝胶,”伊恩y . Wong表示,工程助理教授布朗和论文的资深作者。“我们认为断裂阻力是由于裂缝分散石墨烯表而不是不得不绕道能够打破对海藻酸均匀。”

额外的刚度使研究人员能够打印悬臂部分的结构,这将是不可能单独使用海藻酸。此外,增加刚度没有阻止alginate-GO也应对外界刺激如海藻酸就可以。研究人员表明,沐浴删除其离子的材料在化工,材料膨胀起来,变得柔软。188金宝搏bet官网材料恢复188金宝搏bet官网刚度通过沐浴在离子盐离子恢复时。实验表明,材料的刚度可调的因素500年通过改变其外部离子188金宝搏bet官网环境。

这种能力改变其刚度可以alginate-GO有用在各种应用程序中,研究人员说,包括涂料。

因为alginate-GO保留强大的oil-repellant纯海藻酸的性质,新材料会成为一名出色的涂层防止石油和其他污垢建立在表面。在一系列的实验中,研究人员表明,涂alginate-GO可以防止石油污染的表面在高盐条件下玻璃。这将使alginate-GO水凝胶用于涂料和结构在海洋环境中使用,研究人员说。

“这些复合材料可以作为传感器在海洋188金宝搏bet官网中,可以保持数据在石油泄漏,或作为防污涂层有助于保持船体干净,”黄说。石墨烯提供的额外的刚度会使这种材料或涂料比单独的海藻酸更耐用。188金宝搏bet官网

研究人员计划继续对新材料进行实验,寻找方法来简化生产,继续优化它的属性。

附加研究的合作者包括亚历山大·k·蓝卢克·c·莫拉莱斯埃里克·m·杜布瓦Shashank Shukla Muchun Liu和布朗大学的劳伦·h·斯蒂芬斯,以及基督教大学的弗兰克威斯康辛州和新加坡国立大学的Po-Yen陈。这项研究是由美国教育部的GAANN训练格兰特在纳米技术的应用和意义,(P200A150037),美国国家科学基金会(dge - 1058262)和布朗大学Hibbitt博士后奖学金。