收缩水凝胶增强织物软但强大的材料

一个hydrogel-fabric复合,可以支持一个负载几乎三倍织物科学家已经在日本和美国。

对于许多应用程序,一个持续的挑战是开发材料看似矛盾的属性。例如,生物医学领域想要强硬的材料,然而软、湿、灵活和生物相容性,相当艰巨的任务。许多研究人员已经发现潜在的水凝胶,柔软和生物相容性而著称,但受限于缺乏力量。

的当前兴趣是开发hydrogel-based材料灵活弯曲和拉伸僵硬,”说剑萍龚北海道大学。龚的集团想要合成材料与生物属性相似load-bear韧带——艰难的能力,而且柔软,易弯曲。

自然韧带合并内胶原纤维凝胶矩阵。但模仿这种方法与纤维和水凝胶并非没有挑战:“传统水凝胶通常有弱吸附在固相由于广泛肿胀在水中制备后,“龚解释道。

在这个新的研究中,龚,一起阿尔弗雷德·克罗斯比马萨诸塞州大学的我们,和他们的同事,修改了纤维增强水凝胶的设计结合一个艰难的玻璃纤维织物polyampholyte水凝胶。他们发现他们的公式有协同效应;hydrogel-fabric复合材料的力学性能远优于单个组件。的断裂能量复合是250000 j / m²——远高于单独织物(75000 j / m²)或现有的纤维增强水凝胶(4000 - 30000 j / m²)。

水凝胶的选择是关键。Polyampholyte凝胶是由等量的电荷相反单体。不像典型的水凝胶在水中膨胀,polyampholyte凝胶收缩。在进行复合,离子键形成水凝胶单体引发de-swelling之间。这一行动增强凝胶和纤维之间的附着力,锚定纤维紧密,从而使织物强,强硬,不易撕裂。重要的是,织物仍保持较高的含水量。

这很容易使材料困难;并不容易也很难有大量的水,”说肯尼斯·Shull高分子科学家在美国西北大学。

Shull还评论,研究提出一些有趣的问题。的摩擦对织物的韧性是很重要的,这项工作向前移动领域通过考虑纤维之间的摩擦和矩阵凝胶如何调和。”

团队希望他们的工作将引发新一代机械鲁棒复合材料潜在的应用在假肢,排除手套和防弹背心。