3D打印強(qiáng)韌濕滑水凝膠材料與功能器件研究取得新進(jìn)展

記者從蘭州化物所獲悉，近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化物所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3D打印摩擦器件研究團(tuán)隊(duì)在3D打印高性能濕滑水凝膠材料與功能器件研究方面取得了一系列進(jìn)展。

據(jù)悉，人工合成水凝膠因兼具固體和液體的優(yōu)異性質(zhì)，在生物醫(yī)學(xué)、潤(rùn)滑涂層、智能傳感、柔性電子、驅(qū)動(dòng)變形等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。然而，實(shí)現(xiàn)水凝膠材料在機(jī)械性能和功能結(jié)構(gòu)化制造之間取得良好平衡仍然是一項(xiàng)艱巨任務(wù)。

該團(tuán)隊(duì)在前期基礎(chǔ)上，采用仿生氫鍵工程策略，引入應(yīng)變誘導(dǎo)微相分離機(jī)制實(shí)現(xiàn)了高精度光固化3D打印超強(qiáng)韌水凝膠。研究人員利用自主搭建的灰度光固化3D打印裝置，通過(guò)在單一水凝膠材料體系中于分子尺度上的交聯(lián)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了因溶脹誘導(dǎo)的局部應(yīng)力差導(dǎo)致的可控變形。利用水凝膠優(yōu)異的水潤(rùn)滑性能和3D打印技術(shù)的個(gè)性化制造優(yōu)勢(shì)，該團(tuán)隊(duì)發(fā)展了水凝膠動(dòng)脈三尖瓣膜、用于狹窄病變組織器官的水凝膠支架、濕滑水凝膠仿生軟組織器官模型和潤(rùn)滑載藥功能一體化水凝膠隱形眼鏡等多種功能性的水凝膠器件，為濕滑水凝膠在仿真器官模型、生物醫(yī)療器械等應(yīng)用提供了材料技術(shù)。

另外，該團(tuán)隊(duì)采用高精度3D打印構(gòu)筑的水凝膠仿章魚(yú)吸盤(pán)結(jié)構(gòu)在水下粘附方面表現(xiàn)出優(yōu)異性能，結(jié)合3D打印導(dǎo)電離子水凝膠良好的應(yīng)力傳感性，為3D打印水凝膠在仿生驅(qū)動(dòng)、健康監(jiān)測(cè)和柔性機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一定的材料技術(shù)基礎(chǔ)。

據(jù)悉，上述研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院“西部之光”交叉創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、甘肅省科技計(jì)劃項(xiàng)目等的支持。

蘭州日?qǐng)?bào)社全媒體記者 華 靜

責(zé)任編輯：王旭偉