Naukowcy tworzą inteligentny materiał kompozytowy z tlenku grafenu i alginianu pochodzącego z alg morskich

Podczas gdy alginian pochodzący z wodorostów jest już używany w zastosowaniach biomedycznych, hydrożele wykonane z tego materiału nie są bardzo mocne.

Wykorzystanie grafenu opartego na węglu do wzmocnienia materiału sprawia, że ​​jest on bardziej wytrzymały i trwały, więc może być wykorzystany do pomocy w zaprojektowaniu dodatkowych inteligentnych materiałów reagujących na bodźce zewnętrzne - dzięki czemu idealnie nadaje się do innych aplikacji, takich jak morskie i środowiskowe. Zastosowanie stereolitografii umożliwia tworzenie sztywnych, skomplikowanych struktur kompozytowych z alginianem GO, które są o wiele bardziej odporne na pękanie niż alginian sam w sobie.

Ta zdolność do zmiany sztywności materiału sprawia, że ​​jest dobrze dopasowana do zastosowań w dynamicznych hodowlach komórkowych.

Valentin wyjaśnił: "Można sobie wyobrazić scenariusz, w którym można obrazować żywe komórki w sztywnym środowisku, a następnie natychmiast zmienić na bardziej miękkie środowisko, aby zobaczyć, jak te same komórki mogą odpowiedzieć. "

Wiązania jonowe wiążące polimery alginianu sodu powodują, że materiał dynamicznie reaguje na otoczenie: wiązania te są wystarczająco silne, aby utrzymać materiał w jednym miejscu, ale pewne chemiczne obróbki mogą je rozdzielić. Badacze udowodnili to sieciowanie jonowe w poprzednich eksperymentach i można go wykorzystać do tworzenia materiałów alginianowych, które ulegną szybkiemu rozkładowi na żądanie, gdy obróbka chemiczna "usunie jony z wewnętrznej struktury materiału".

został poddany działaniu substancji chemicznej, która usuwa jego jony, puchnie i staje się bardziej miękka; dopiero po kąpieli w jonowych solach jony zostaną przywrócone, aby materiał znów stał się sztywny. Naukowcy odkryli, że tylko zmieniając zewnętrzne środowisko jonowe materiału, mogą dostroić jego sztywność do 500 razy.

Według Iana Y. Wonga, asystenta profesora inżynierii w Brown, tlenku grafenu można w rzeczywistości zmieniają właściwości mechaniczne struktur alginianowych, co oznacza, że ​​nowy materiał kompozytowy zespołu może być znacznie bardziej odporny na uszkodzenia powodowane przez pękanie. Umożliwiło to wydrukowanie sztywnych struktur 3D z wystającymi częściami, których sam alginat nie był w stanie zrobić.

"Dodanie tlenku grafenu stabilizuje hydrożel alginianowy wiązaniem wodorowym. Uważamy, że odporność na pękanie wynika z tego, że pęknięcia muszą obijać się wokół poprzekładanych arkuszy grafenowych, zamiast być w stanie przełamać prawy jednorodny alginian "- wyjaśnia Wong.href = "https://www.centrumdruku3d.xyz/"> CD3D .

Wong wyjaśnił: "Te materiały kompozytowe mogą być wykorzystane jako czujnik w oceanie, który może dalej brać odczyty podczas wyciek oleju lub przeciwporostowa powłoka, która pomaga w utrzymaniu czystości kadłubów statków. "

Naukowcy będą kontynuowali prace nad inteligentnym materiałem hybrydowym opartym na tlenku grafenu i wodorostów, w tym na poszukiwaniu sposobów optymalizacji jego właściwości, wydajnie produkuj masę i znajduj nowe zastosowania.