纳米纤维素气凝的增材制造具有结构导向的热,机械和生物特性
Deeptanshu Sivaraman1,2, Yannick Nagel3, Gilberto Siqueira3
1Laboratory for Building Energy Materials and Components, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Empa, Dübendorf, 8600, Switzerland.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|March 13, 2024
概括
本研究介绍了一种用于具有可调节性质的纤维素气凝的3D打印方法. 该技术增强了机械强度和耐热性,显示了生物医学应用的前景.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物材料工程 生物材料工程
背景情况:
- 增材制造 (AM) 能够实现复杂的材料设计.
- 通过AM集成微结构和宏几何学仍然是一个挑战.
研究的目的:
- 开发一种用于3D打印纤维素气凝的直接墨水写作方法.
- 为了在打印的气凝中实现可调节的异性质的机械和热性能.
- 评估这些气凝在生物医学应用中的潜力.
主要方法:
- 直接墨水写作 (DIW) 3D打印的纤维素水凝墨水.
- 结合不同长度尺度的纤维来控制异构性.
- 印刷的纤维素气凝的再水和表征.
主要成果:
- 制造了高保真性宏观纤维素气凝形式.
- 对齐的纳米纤维显著提高了机械强度和耐热性.
- 纵向导热率 (65 mW m-1 K-1) 超过横向导热率 (24 mW m-1 K-1).
- 重水化的气凝保持了高的表面积 (≈300 m2 g-1) 和改进的横向机械性能.
- 证明了出色的细胞活力 (>90%) 和抗菌活性.
结论:
- 直接墨水写作为制造异型纤维素气凝提供了一种多功能方法.
- 开发的气凝具有适合先进材料应用的调节性质.
- 印刷的纤维素气凝显示出在再生医学和抗菌伤口敷料中使用的巨大潜力.


