Kirigami hydrogeler stiger från cellulosafilm

TSUKUBA, Japan, 12 april 2024 – (ACN Newswire) – Nya alternativ för att göra finstrukturerade mjuka, flexibla och expanderbara material som kallas hydrogeler har utvecklats av forskare vid Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT). Deras arbete utökar det framväxande fältet av "kirigami-hydrogeler", där mönster skärs till en tunn film så att det senare kan svälla till komplexa hydrogelstrukturer. Forskningen är publicerad i tidskriften Science and Technology of Advanced Materials.

Hydrogeler har ett nätverk av vattenattraherande (hydrofila) molekyler, vilket gör att deras struktur kan svälla avsevärt när de utsätts för vatten som inkorporeras i det molekylära nätverket. Forskarna Daisuke Nakagawa och Itsuo Hanasaki arbetade med en från början torr film bestående av nanofibrer av cellulosa, det naturliga materialet som utgör mycket av strukturen i växtcellväggarna.

De använde laserbearbetning för att skära in strukturer i filmen innan vatten tillsattes så att filmen svällde. Den speciella designen av Kirigami-mönstret fungerar på ett sådant sätt att bredden ökar när den sträcks i längdriktningen, vilket kallas den auxetiska egenskapen. Denna auxetiska egenskap framträder förutsatt att tjockleken växer tillräckligt när den ursprungliga tunna filmen är våt.

"Eftersom Kirigami bokstavligen betyder skuren design av papper, var den ursprungligen avsedd för tunna arkstrukturer. Å andra sidan manifesteras vår tvådimensionella auxetiska mekanism när tjockleken på arket är tillräcklig, och denna tredimensionella hydrogelstruktur framträder genom att den sväller när den används. Det är bekvämt att förvara det i torrt tillstånd före användning, snarare än att hålla samma vattenhalt som hydrogelen." säger Hanasaki. "Dessutom bibehålls auxeticiteten under den cykliska belastningen som gör att den adaptiva deformationen av hydrogelen når ett annat strukturellt tillstånd. Det kommer att vara viktigt för design av intelligenta material.”

Potentiella applikationer för de adaptiva hydrogelerna inkluderar mjuka komponenter i robotteknik, vilket gör att de kan reagera flexibelt när de interagerar med objekt som de manipulerar, till exempel. De kan också ingå i mjuka brytare och sensorkomponenter. Hydrogeler undersöks också för medicinska tillämpningar, inklusive vävnadsteknik, sårförband, läkemedelstillförselsystem och material som kan anpassas flexibelt till rörelse och tillväxt. Framstegen inom kirigami-hydrogeler som uppnåtts av TUAT-teamet utökar avsevärt alternativen för framtida hydrogelapplikationer.

"Att behålla de designade egenskaperna och samtidigt visa anpassningsförmåga till miljöförhållandena är fördelaktigt för utvecklingen av multifunktionalitet", avslutar Hanasaki.

Vidare information
Itsuo Hanasaki
Tokyo University of Agriculture and Technology
E-post: hanasaki@cc.tuat.ac.jp

Papper: https://doi.org/10.1080/14686996.2024.2331959

Om vetenskap och teknik för avancerade material (STAM)

Open access-tidningen STAM publicerar enastående forskningsartiklar inom alla aspekter av materialvetenskap, inklusive funktionella och strukturella material, teoretiska analyser och materialegenskaper. https://www.tandfonline.com/STAM 

Dr Yasufumi Nakamichi
STAM Publishing Director
e-post: NAKAMICHI.Yasufumi@nims.go.jp 

Pressmeddelande distribuerat av Asia Research News för Science and Technology of Advanced Materials.

Ämne: Sammanfattning av pressmeddelande

Källa: Vetenskap och teknik för avancerade material
Sektorer: Chemicals, Spec.Chem, Science & Nanotech

https://www.acnnewswire.com

Från Asia Corporate News Network

Copyright © 2024 ACN Newswire. Alla rättigheter förbehållna. En division av Asia Corporate News Network.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://www.acnnewswire.com/press-release/english/90245/