hongkongdoll sex 探索聚丙烯酸水凝胶, 从制备到性情, 再到3D打印履行

巨匠好！今天咱们来了解一种基于聚丙烯酸的自开采水凝胶——《Preparation and Characterization of Poly(Acrylic Acid)-Based Self-Healing Hydrogel for 3D Shape Fabrication via Extrusion-Based 3D Printing》发表于《Materials》。在材料科学限制hongkongdoll sex，3D打印水凝胶备受关心，它在多个行业有潜在诓骗。聚丙烯酸因多种优良性能已庸俗诓骗。本次磋议制备的水凝胶，通过轨则联想身分，展现出自开采和适合3D打印条件的流变性情，还得胜打印出复杂结构且精度高，为关联限制发展提供了新的想路和要津。

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一、磋议配景与谋划

（一）聚丙烯酸（PAA）的庸俗诓骗

来吧

PAA因其出色的生物相容性、pH明锐性、粘结强度和间隔性能等，在多个限制都有诓骗。举例，在药理学限制用于药物运送系统，像Solhi等东谈主通过对纳米粘土血小板进行丙烯酸接枝团员，改善了牙科胶粘剂的机械性能；

在生物医学限制，Lim等东谈主基于PAA水凝胶的溶胀制备了检测乙肝中枢抗原的生物传感器等。

（二）3D打印水凝胶的磋议近况与挑战

3D打印技艺在团员物材料限制诓骗庸俗，水凝胶四肢一种有后劲的材料，在组织工程、食物和农业、药物运送系统、电子皮肤和可衣着设备等限制备受关心。然则，现在复杂3D水凝胶的磋议相对较少，巨额磋议计议在薄膜或纯粹结构的制备，如多孔网格等。

（三）本磋议的谋划

基于上述配景，本磋议旨在通过轨则水凝胶联想身分，制备一种适用于基于挤出的3D打印的新式PAA基自开采水凝胶，并对其自开采性情、流变性情以及3D打印适用性进行潜入磋议。

二、材料与要津

（一）材料准备

实验所用到的材料包括氯化铁（FeCl₃）、氯化钠（NaCl）、丙烯酸（AA）、聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）和过硫酸铵（APS）等，这些材料均购买后径直使用，未进行进一步纯化。

（二）水凝胶的制备进程

领先，将1.5M的AA、15mM的PEGDA、0.1M的NaCl和30mM的FeCl₃加入到去离子水中，在室温下搅动直至都备溶化，随后通入氩气30分钟。接着，加入0.03M的APS四肢激发剂，将搀和溶液弯曲至烤箱中，在50°C下反馈2小时，反馈终了后让其在室温下过夜。终末，将获取的凝胶从反馈器中取出，用0.1M的NaCl溶液冲洗，以去除未反馈的单体，并用滤纸将凝胶名义擦抹干净。

（三）材料表征要津

1.傅里叶变换红外光谱（FT-IR）

使用FT-IR（Nicolet380，ThermofisherScientific）对都备干燥的水凝胶进行衰减全反射（ATR）模式分析，以此来表征水凝胶的化学结构。

2.流变学表征

使用流变仪（MCR92和MCR302，AntonPaar）在室温下对水凝胶进行流变学性情分析。

频率扫描：在0.1-10rad/s的角频率畛域内，保捏恒定剪切应变为5%，测量水凝胶的流变学参数。

振幅扫描：在0.3-400%的应变畛域内，设定恒定角频率为1rad/s，同期测量剪切储能模量（G′）、剪切损耗模量（G″）和复杂粘度（η*）。

时刻依赖性归附实验：先保管剪切应变在5%的水平捏续2分钟，然后施加400%的高剪切应变1分钟，终末再将剪切应变归附到5%并保捏10分钟，不雅察水凝胶的归附性情。

（四）三维打印进程

在进行3D打印之前，将制备好的水凝胶放入10mL打针器中，以2000rpm的转速离心2-4分钟，以去除其中的空气气泡。然后在打针器上装置一个内径为0.60mm的金属喷嘴，并将打针器装置在基于挤出的3D打印机（韩国Ulsan的KLabs定制3D打印机）上。在打印进程中，轨则挤出压力在150-300kPa畛域内，填充率缔造为10-30%，并将打印速率优化至约2mm/s。

三、恶果与研讨

（一）水凝胶的制备和表征恶果

1.自开采性情

通过切割-战役自开采测试，将水凝胶切成两块后，把它们在切割界面处互相战役，并在室温下摒弃30分钟。恶果发现，水凝胶粗略通过Fe³⁺阳离子和羧酸盐阴离子之间的离子互相作用以及金属-羧酸盐配位，重新变成二次动态键合网罗，从而使水凝胶归附为一个合座。何况当再次拉伸这个自开采后的水凝胶时，它会在与之前不同的地方扯破（如红色虚线所示，对比白色虚线代表的之前扯破地方），这充分标明水凝胶通过自开采进程有用地归附了其机械性能。

2.流变性情

在频率扫描和振幅扫描实验中，水凝胶呈现出粘弹性固体行为，其储能模量G′约为1075Pa，损耗角正切tanδ约为0.12。这种流变性情适合之前磋议中界说的适用于挤出式3D打印的材料联想窗口（G′

在时刻依赖性归附实验中，当水凝胶处于高剪切应变下时，阐发出粘弹性液体行为，此时剪切储能模量（G′）和剪切损耗模量（G″）的关系发生回转。但当剪切应变归附到5%后，水凝胶粗略赶快归附其G′、G″和复杂粘度（η*），这种优秀的归附性情对基于挤出的3D打印十分故意，因为它粗略使水凝胶在从3D打印机喷嘴挤出后保捏其3D打印方式。

（二）3D打印适用性恶果

1.得胜打印复杂结构

使用定制的基于挤出的3D打印机，得胜地打印出了各式复杂的3D水凝胶结构，如心形和三叶草形等。在所有这个词打印进程中，水凝胶结构莫得出现任何结构变形的情况。

2.尺寸精度分析

对打印出的3D水凝胶结构与联想的3D结构进行尺寸精度对比。恶果浮现，打印出的结构在宽度（W）和深度（D）方面与联想尺寸险些调换，而在高度（H）方面略有增多。这种尺寸偏差可能是由于水凝胶从打针器针的窄小通谈挤出时发生了扩展所导致的。

四、磋议论断

本磋议通过同期轨则共价和动态交联剂浓度等材料联想身分，得胜制备了一种新式PAA基自开采水凝胶。该水凝胶具有以下显贵性情：

自开采性情致密，在受到机械毁伤后约30分钟内粗略自觉愈合。

流变性情适合适用于挤出式3D打印的材料联想窗口（G′≈1075Pa，tanδ≈0.12，G′

在3D打印适用性方面阐发出色，粗略得胜打印出复杂的3D结构，何况打印出的结构与联想的3D模子比较具有较高的尺寸精度。

本磋议为制备适用于挤出式3D打印的水凝胶提供了更潜入的通晓和履行请示，对异日功能性水凝胶在各个限制的应器具有弥留的鞭策作用。

五、全部来作念作念题吧

1、聚丙烯酸（PAA）在以下哪个限制莫得被说起诓骗？

A.电子皮肤设备

B.航空航天

C.药物运送系统

D.食物包装

2、制备水凝胶时，激发剂所以下哪种物资？

A.氯化铁（FeCl₃）

B.氯化钠（NaCl）

C.过硫酸铵（APS）

D.聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）

3、水凝胶进行FT-IR分析时，使用的是哪种模式？

A.漫反射模式

B.衰减全反射（ATR）模式

C.透射模式

D.镜面反射模式

4、在水凝胶的自开采测试中，主要依靠什么作用使水凝胶归附为一个合座？

A.氢键作用

B.离子互相作用和金属-羧酸盐配位

C.共价键作用

D.范德华力

5、水凝胶的流变性情适合的材料联想窗口所以下哪项？

A.G′

B.G′

C.G′

D.G′

6、本磋议制备的新式PAA基自开采水凝胶在受到机械毁伤后，纯粹多万古刻粗略自觉愈合？

A.15分钟

B.30分钟

C.45分钟

D.60分钟

参考文件：

Shin Whongkongdoll sex， Chung K. Preparation and Characterization of Poly(Acrylic Acid)-Based Self-Healing Hydrogel for 3D Shape Fabrication via Extrusion-Based 3D Printing. Materials (Basel). 2023 Mar 3;16(5):2085.