Printing Double-Network Tough Hydrogels Using Temperature-Controlled Projection Stereolithography (TOPS)

材料科学 自愈水凝胶 复合材料 缩颈 张力(地质) 预聚物 肿胀 的 光致聚合物 压力(语言学) 极限抗拉强度 聚合物 聚合 高分子化学 聚氨酯 语言学 哲学
作者
Puskal Kunwar,Bianca Louise Andrada,Arun Poudel,Zheng Xiong,Ujjwal Aryal,Zachary J. Geffert,Sajag Poudel,Daniel Fougnier,Ivan Gitsov,Pranav Soman
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (25): 30780-30792 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acsami.3c04661
摘要

We report a new method to shape double-network (DN) hydrogels into customized 3D structures that exhibit superior mechanical properties in both tension and compression. A one-pot prepolymer formulation containing photo-cross-linkable acrylamide and thermoreversible sol–gel κ-carrageenan with a suitable cross-linker and photoinitiators/absorbers is optimized. A new TOPS system is utilized to photopolymerize the primary acrylamide network into a 3D structure above the sol–gel transition of κ-carrageenan (80 °C), while cooling down generates the secondary physical κ-carrageenan network to realize tough DN hydrogel structures. 3D structures, printed with high lateral (37 μm) and vertical (180 μm) resolutions and superior 3D design freedoms (internal voids), exhibit ultimate stress and strain of 200 kPa and 2400%, respectively, under tension and simultaneously exhibit a high compression stress of 15 MPa with a strain of 95%, both with high recovery rates. The roles of swelling, necking, self-healing, cyclic loading, dehydration, and rehydration on the mechanical properties of printed structures are also investigated. To demonstrate the potential of this technology to make mechanically reconfigurable flexible devices, we print an axicon lens and show that a Bessel beam can be dynamically tuned via user-defined tensile stretching of the device. This technique can be broadly applied to other hydrogels to make novel smart multifunctional devices for a range of applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
K. G.发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
700w完成签到 ,获得积分0
4秒前
珺珺珺关注了科研通微信公众号
4秒前
风枞完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
科研通AI5应助穿裤子的云采纳,获得10
6秒前
7秒前
一样不一样完成签到,获得积分10
7秒前
Sarah发布了新的文献求助10
8秒前
简单喀秋莎完成签到,获得积分10
8秒前
KKWeng完成签到 ,获得积分10
8秒前
笑寒发布了新的文献求助10
9秒前
hz完成签到,获得积分10
9秒前
注意脚下发布了新的文献求助10
9秒前
hs完成签到,获得积分10
10秒前
SYLH应助Broadway Zhang采纳,获得10
11秒前
12秒前
天天快乐应助研团团采纳,获得10
13秒前
打打应助忧心的碧采纳,获得10
14秒前
桃夭完成签到,获得积分10
14秒前
科研通AI5应助狗猪仔采纳,获得10
14秒前
清秀大方嘤嘤猴完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
ZJJ发布了新的文献求助10
16秒前
柔弱的南烟应助萧七七采纳,获得10
16秒前
Maksjiem发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
17秒前
xun发布了新的文献求助10
17秒前
慕青应助Springgg采纳,获得10
17秒前
19秒前
19秒前
Aurora完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
JAJ发布了新的文献求助10
21秒前
小陈完成签到,获得积分20
21秒前
高分求助中
Continuum thermodynamics and material modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2500
Healthcare Finance: Modern Financial Analysis for Accelerating Biomedical Innovation 2000
Applications of Emerging Nanomaterials and Nanotechnology 1111
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 1000
Theory of Block Polymer Self-Assembly 750
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3483356
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3072736
关于积分的说明 9127609
捐赠科研通 2764309
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1517091
邀请新用户注册赠送积分活动 701898
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 700770