可3D打印的强硬复合有机水凝,灵感来自于自然层次复合材料的设计原则

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
• 聚合物科学 聚合物科学

背景情况:

• 传统的水凝在机械和功能性质上存在局限性.
• 陶增强在硬生物组织中很常见,但生物启发的陶水凝缺乏自然原型.
• 在没有直接组合模仿的情况下,在复合水凝中开发生物启发的机械机制是一个关键的挑战.

研究的目的:

• 为陶增强的有机水凝提出一个层次化的制造战略.
• 在复合水凝中实现生物启发的机械性能和增强的功能.
• 展示一种模型策略,将天然材料设计原则扩展到合成复合材料.

主要方法:

• 层次化的制造策略涉及对齐的陶血小板的直接墨水写字印刷.
• 通过溶液替代形成多乙醇 (PVC) 器官-水凝矩阵.
• 对于增强的血小板-矩阵接口,Silane治疗.
• 将打印单元的丝片打印成生物灵感的大型架构.

主要成果:

• 达到高刚度,强度和性,折断能量高达31.1kJ/m2.
• 证明了协同作用的多尺度能量消耗机制.
• 展示了广泛的操作容忍度和电导率.
• 创建了具有增强机械和功能性能的复合水凝.

结论:

• 提出的层次战略有效地提高了复合水凝的性能.
• 这种方法为先进材料的生物灵感设计提供了一个模型.
• 开发的用陶增强的有机水凝适合在苛刻条件下使用柔性电子产品.