受刺激的聚合物纳米复合材料灵感来自海皮肤
Jeffrey R Capadona1, Kadhiravan Shanmuganathan, Dustin J Tyler
1Department of Macromolecular Science and Engineering, Case Western Reserve University, Cleveland, OH 44106, USA.
Science (New York, N.Y.)
|March 8, 2008
概括
科学家们开发了模仿海皮肤的聚合物纳米复合材料,以创建可适应的材料. 这些材料在暴露在化学或生理条件下时,显示出显著的,可逆的刚性变化.
科学领域:
- 生物仿真材料科学 生物仿真材料科学
- 聚合物纳米复合材料 聚合物纳米复合材料
- 皮生物力学生物力学
背景情况:
- 海对皮肤组织的性表现出了显著的化学反应控制.
- 理论上,这种机械适应性源于低模块矩阵内的调节的原纤维相互作用.
- 了解这种生物机制为设计先进的智能材料提供了洞察力.
研究的目的:
- 设计合成聚合物纳米复合材料,复制海皮肤的可调节的机械性能.
- 研究这些仿生材料的化学反应和生理适应性机械行为.
- 通过控制的纳米纤维相互作用,证明拉伸模量有显著,可逆的减少.
主要方法:
- 使用状主体聚合物和刚性纤维素纳米纤维制造聚合物纳米复合材料.
- 纳米复合材料暴露于化学调节剂以调节纳米纤维相互作用并评估机械变化.
- 使用具有特定热过渡的宿主聚合物,在模拟生理条件下改变模量.
主要成果:
- 在化学物质暴露时,拉伸模量被证明可逆降低40倍 (例如800到20MPa).
- 在模拟生理条件下使用热响应聚合物实现更大的模量变化 (4200至1.6MPa).
- 验证了生物仿真方法,用于创建具有可调节刚性的材料.
结论:
- 开发的聚合物纳米复合材料成功地模仿了海皮肤的适应性机械特性.
- 这些材料表现出显著的化学反应和生理触发的硬度变化.
- 这项研究为创造各种领域应用的先进适应性材料开辟了道路.
