北京师范大学化学学院
     
 
汪辉亮老师Adv. Funct. Mater.文章介绍

发布时间: 2017-08-11  浏览次数:

 

具有可控变形的刺激响应水凝胶能在外界的刺激下发生不均匀的溶胀和收缩,从而变形得到所需的二维/三维形状。可变形凝胶在软机械、药物释放、化学阀门和人造肌肉等领域具有重要的应用价值。但是,这些凝胶的制备通常较为复杂,不能够连续、批量和快速地在凝胶上绘制大尺寸、复杂和交联度可控的图案,而且所得凝胶可以实现的形变非常有限。

汪辉亮老师课题组2016年报道了一种极为简便的制备具有高机械强度和复杂形变凝胶的方法。受织物印染技术的启发,他们开发了离子浸染(Ion Dip-Dyeing, IDD)和离子转移印花(Ion Transfer Printing, ITP)技术(图1)进一步对凝胶的形变进行调控。采用ITP技术可以很方便地改变局部凝胶的交联度和形变行为。通过在凝胶条、凝胶片或圆柱状凝胶样品表面的选择性离子转移印花,凝胶在溶胀后发生从一维到二维、二维到三维或三维到复杂三维的极为丰富的形变(3)

最近,他们进一步开发了离子喷墨打印技术Ion-inkjet-printing, IIP(图2)制备具有复杂形变的可变形凝胶。该技术分别采用商用平板喷墨打印机向含有聚丙烯酸钠的高强度水凝胶表面喷涂铁离子水溶液实现凝胶表面图案化。该技术具有非常突出的优势:1)可以将计算机辅助设计的大尺寸、复杂图形连续、批量、快速地打印在凝胶表面;2)凝胶的双面都能被打印上对称或不对称的图案;3)通过改变打印次数和打印具有梯度分布的图案可以打印出交联度可控的图案。采用IIP技术可以灵活地向凝胶表面引入各种复杂的图形,驱动复杂的变形过程,得到更为复杂的二维和三维形状(图3右)。

该研究成果先后发表于Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 4491-4500Adv. Funct. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adfm.201701962。高分子科技、高分子科学前沿、高分子凝胶前沿研究进展、材料人和nanomicroletters等新媒体对相关工作进行了报道。

该研究得到了国家自然科学基金委、教育部和北京师范大学的资助。

 

1:离子转移印花技术和印花图案;图2:离子喷墨打印和打印图案;

 

3:多种复杂变形。


 


 
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