Strong and tough polyvinyl alcohol hydrogels with high intrinsic thermal conductivity

聚乙烯醇 自愈水凝胶 材料科学 热导率 化学工程 热的 复合材料 高分子化学 热力学 物理 工程类
作者
Junliang Zhang,Chenyang Tang,Qingqing Kong,Mukun He,Peng Lv,Hua Guo,Yongqiang Guo,Xuetao Shi,Junwei Gu
出处
期刊:Soft science [OAE Publishing Inc.]
卷期号:5 (1)
标识
DOI:10.20517/ss.2024.72
摘要

Although polyvinyl alcohol (PVA) hydrogels display huge potential in tissue engineering, flexible and wearable electronic devices and soft robotics, their low intrinsic thermal conductivity and weak mechanical properties severely limit their wider applications in these areas. Herein, a Hofmeister effect-assisted “directional freezing-stretching” tactic is employed for simultaneously enhancing the intrinsic thermal conduction and mechanical properties of PVA hydrogels. The hydrogels are obtained through directional freezing followed by salting-out treatment and subsequent mechanical stretching and salting-out (DFS). The DFS PVA hydrogel with 15 wt% of PVA and a stretching ratio of 4 (DFS4) exhibits the highest thermal conductivity of 1.25 W/(m·K), which is 2.4 and 2.8 times that of PVA hydrogel prepared through frozen-thawed (FT) [0.52 W/(m·K)] and frozen-salted out (FS) [0.45 W/(m·K)] methods, respectively. The DFS4 PVA hydrogel also possesses greatly improved mechanical performances, exhibiting an elongation at break of 163.1%. In addition, the tensile strength, toughness, and elastic modulus of DFS4 PVA hydrogel significantly increase to 27.1 MPa, 25.3 MJ·m-3, and 21.5 MPa from 0.4 MPa, 0.32 MJ·m-3, and 0.07 MPa for FT PVA hydrogels, respectively. It is elucidated that the salting-out effect generates hydrophobic and crystalline regions, while directional freezing and stretching enhance the chain orientation in the DFS strategy. These effects synergistically contribute to the improvement of thermal conductivity and mechanical properties of PVA hydrogels.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI

祝大家在新的一年里科研腾飞
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
1秒前
1秒前
2秒前
大个应助zxz采纳,获得10
2秒前
wc完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
流流124141完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
老郭发布了新的文献求助10
6秒前
科研通AI2S应助无为的傲玉采纳,获得10
12秒前
希望天下0贩的0应助janice采纳,获得200
14秒前
14秒前
14秒前
zrk发布了新的文献求助10
16秒前
18秒前
Serenity发布了新的文献求助10
21秒前
25秒前
ggg发布了新的文献求助10
25秒前
25秒前
科研通AI2S应助整齐的达采纳,获得10
26秒前
onmyway发布了新的文献求助10
26秒前
阿纯完成签到,获得积分10
29秒前
29秒前
zrk完成签到,获得积分10
30秒前
30秒前
31秒前
duanhuiyuan应助尊敬伟宸采纳,获得10
32秒前
聪明钢铁侠完成签到 ,获得积分10
34秒前
在水一方应助pearsir采纳,获得10
36秒前
36秒前
毛豆应助暮雨采纳,获得10
37秒前
41秒前
acutelily发布了新的文献求助10
41秒前
44秒前
正直的鸿完成签到,获得积分10
45秒前
科研通AI2S应助onmyway采纳,获得10
45秒前
璐璐发布了新的文献求助10
46秒前
暮雨完成签到,获得积分10
47秒前
47秒前
Erid发布了新的文献求助10
48秒前
高分求助中
Востребованный временем 2500
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 1500
Classics in Total Synthesis IV: New Targets, Strategies, Methods 1000
Les Mantodea de Guyane 800
Mantids of the euro-mediterranean area 700
The Oxford Handbook of Educational Psychology 600
有EBL数据库的大佬进 Matrix Mathematics 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 内科学 纳米技术 物理 计算机科学 化学工程 基因 复合材料 遗传学 物理化学 免疫学 细胞生物学 催化作用 病理
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3416105
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3017776
关于积分的说明 8882583
捐赠科研通 2705363
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1483501
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 685751
邀请新用户注册赠送积分活动 680795