超弹性粉水凝配置可食用和可生物降解软机器人的所有组件
Siyu Yao1, Haohao Hu1,2, Mengfan Zhang3
1College of Biosystems Engineering and Food Science, National Engineering Laboratory of Intelligent Food Technology and Equipment, Zhejiang Key Laboratory for Agro-Food Processing, Fuli Institute of Food Science, Zhejiang University, Hangzhou, 310058, China.
概括
研究人员开发了一种新的可食用和可生物降解的粉水凝,具有增强的强度和性. 这种可持续材料为软机器人等应用提供了塑料的有希望的替代品.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 塑料污染是一个日益严重的环境问题,需要开发可持续的替代品.
- 粉是一种广泛可用的生物聚合物,具有结构材料的潜力,但机械性能差.
- 现有的基于粉的材料往往缺乏先进应用所需的强度和性.
研究的目的:
- 合成一种高性能,可食用和可生物降解的基于粉的水凝.
- 通过控制相分离策略,提高粉水凝的机械强度和性.
- 探索这种新型水凝在软机器人和暂时可穿戴系统中的潜力.
主要方法:
- 采用粉链相分离策略,使用甘油/水作为良好的溶剂和乙醇作为抗溶剂.
- 粉水凝的机械性能 (应变,应力,Young的模量) 通过调整糖醇/乙醇比率来调整.
- 进行了水凝结构的表征,包括粉结晶和结网.
主要成果:
- 合成的粉水凝表现出可调节的机械性能,最大应变率高达361.4%,最大拉力应力高达192kPa,Young的模块高达205.8kPa.
- 较低的甘/乙醇比率导致增强的机械性能,与重新配置的粉结晶和动态结合有关.
- 水凝在24天内显示出土壤完全降解,并成功制造成气动软抓手.
结论:
- 基于粉的绿色和可持续的水凝平台成功开发,平衡高性能与可食性和生物降解性.
- 阶段分离策略提供了一种用于增强生物聚合物基水凝机械性能的新方法.
- 这项工作为环保软机器人和暂时可穿戴电子系统带来了变革的潜力.
