可用于制造“软体机器人”组件和类似乐高积木的动态水凝胶

本文摘要:据麦姆斯咨询报导,布朗大学(BrownUniversity)的研究人员用于一种需要动态号召环境的新型双聚合物材料研发出有一套模块化水凝胶组件,可用作各种“软体机器人”和生物医学应用于。这种由3D打印机制作而出的组件需要倾斜、变形或硬在一起,以号召对特定化学品的处置。在公开发表在《高分子化学》(PolymerChemistry)期刊的论文中,研究人员展出了一款坚硬的夹具,需要按须要驱动掉落小物件。

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据麦姆斯咨询报导,布朗大学(BrownUniversity)的研究人员用于一种需要动态号召环境的新型双聚合物材料研发出有一套模块化水凝胶组件,可用作各种“软体机器人”和生物医学应用于。这种由3D打印机制作而出的组件需要倾斜、变形或硬在一起,以号召对特定化学品的处置。在公开发表在《高分子化学》(PolymerChemistry)期刊的论文中,研究人员展出了一款坚硬的夹具,需要按须要驱动掉落小物件。

他们也设计了类似于乐高的水凝胶积木,可以细致装配,然后抱住密封在一起,以构成自定义化微流触装置,可用作药物检验、细胞培养和其他应用于的“芯片实验室”系统。研究人员回应,新材料所不具备功能的关键是其双聚合物成分。布朗大学工程学院近期毕业的博士生、论文主要作者ThomasValentin回应,“本质上,一种聚合物需要获取结构完整性,另一种需要构建动态不道德,如倾斜或自黏合。因此,将两者放到一起分解的材料不会高于各部分相乘的总和。

”当水凝胶中的聚合物链彼此栓在一起时,水凝胶不会烧结,该过程被称作交联。有两种类型的键通可将交联聚合物统合一起:共价键和离子键。共价键非常强劲,但不可逆转。

一旦两条链共价相连,脱落链会比毁坏键更容易。另一方面,离子键没有那么强劲,但是可以反败为胜。加到离子(具备清净正电荷或负电荷的原子或分子)将造成键的构成,除去离子则不会造成键的分离出来。针对这种新材料,研究人员将一种共价交联的聚合物(PEGDA)和另一种离子交联的聚合物(PAA)融合在一起。

PEGDA的强劲共价键将材料融合在一起,而PAA的离子键使其具备号召性。将材料置放含有离子的环境中不会造成PAA交联,意味著该材料不会显得更加柔软并膨胀。将离子撤离,随着离子键脱落,该材料又不会软化并收缩。

完全相同的方法也使得材料在必须时需要自粘。将两个分开的部件放到一起,加到一些离子,这些部件就不会密切地相连在一起。这种强度和动态变化的融合,使研究人员需要生产出有坚硬的夹具。

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他们将每个夹具的“手指”制作成一面是显PEGDA材料,一面是PEGDA-PAA的混合物。加到离子造成PEGDA-PAA面膨胀并增强,将两个抓手纳到一起。

研究人员回应,这种机制十分强劲,需要高举重约1克的小物件,且需要抵抗重力“拿寄居”物件。布朗大学工程系副教授、论文通讯作者IanY.Wong回应,“大家都对能转变形状并自动适应环境有所不同环境的材料很感兴趣,因此我们展出了一种可以倾斜并重新配置自身以号召外部性刺激的材料。”研究人员某种程度回应,该材料更加必要的应用于有可能是微流触技术领域。水凝胶对微流触装置而言是热门的材料,特别是在是生物医学测试应用领域。

它们像人体的组织一样坚硬且具备弹性,一般来说是有毒的。问题在于一般来说无法在微流触装置中用水凝胶制作简单的微地下通道和腔室。

但是这种新材料,以及它所涵括的乐高积木概念,获取了一种潜在的解决方案。3D打印机容许简单的微流触结构带入每个小块。然后可以用于套接配备,更加看起来确实的乐高积木将这些小块装配一起。将离子加到到装配好的小块中可以构成透气密缝。

Valentin认为,“模块化乐高积木十分有意思,因为我们可以为微流触装置创立钢架工具箱。你可以随时用于有所不同的微流触结构保有各种预置部件,然后自由选择制作自定义微流触链路所需的部件。然后将其装配一起就可以了。

”研究人员回应,在用于前长年存放在这些小块也不成问题。布朗大学的本科生、论文联合作者EricDuBois回应,“这项研究测试用的样本有些是三个月或四个月之前的,因此我们指出这些材料可以在很长一段时间内维持能用。”研究人员回应他们将致力于研究该材料,未来可能会调整聚合物的性质,以取得更高的耐用性和功能性。


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