2021年5月21日
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但是有超过700万的美国人患有声音障碍,不是听到是一个严重的问题。许多人有正常的说话技巧交流有很大的困难,当他们的声音盒子,喉,失败。这可能发生如果声带,平滑肌组织的两个乐队在喉,受到损害的事故,外科手术、病毒感染或癌症。
没有人能代替声带损伤时严重或永久性的。现在,弗吉尼亚大学的材料科学家亚博网站下载团队工程学院已经开发了一个柔软的材料,承诺在未来的新疗法。他们新颖的软材料,称为一个弹性体,非常可伸缩的,比传统的橡胶、软10000倍匹配声带的机械性能。弹性体可3 d打印用于医疗保健。
Liheng Cai,助理教授材料科学与工程,化学工程,负责监督这项研亚博网站下载究。亚博老虎机网登录蔡还持有礼貌任命导致生物医学工程和软在UVA Biomatter实验室。Cai的实验室工作的理解和控制之间的交互活动软材料,如响应聚合物或生物凝胶和生命系统,如细菌或人体的细胞和组织。亚博网站下载
Cai三两年博士后研究员和博士生金昌朱co-first创作团队的纸,“三维打印,非常柔软、可伸缩的和可逆的弹性体从分子Architecture-Directed大会,“和特色作为封面文章发表在化学材料亚博网站下载。合作者包括宝兴徐、机械和航空航天工程副教授UVA,谁理解3 d打印的变形进行了模拟,极其柔软的结构。
团队开发了一项新策略作出这样3 d-printable软弹性体。他们用一种新型的聚合物与一个特殊的建筑让人想起洗瓶刷清洗小玻璃器皿,但在分子尺度。bottlebrush-like聚合物,形成一个网络,使极软材料模拟生物组织。亚博网站下载
Cai开始证明洗瓶刷聚合物的潜力作为一个哈佛大学的博士后研究员约翰·h·保尔森工程和应用科学学院。亚博老虎机网登录Cai的协作工程软橡胶发表在“干”先进材料亚博网站下载。
现在,Cai和他的团队开发了一种新方法使用强——然而可逆取决于温度——协会交联bottlebrush-like聚合物橡胶。这个想法是使用化学合成添加一个玻璃态聚合物bottlebrush-like聚合物的两端。这样的玻璃态聚合物自发形成自组织纳米球一样的塑料水瓶。他们在室温下是刚性的,但在高温下融化;这可以利用3 d打印软结构。
材料的弹性可以从大约100年到10000年帕斯卡调整材料可以承受的压力。大约100帕斯卡,下限是一百万倍10000倍比塑料和柔软温和比传统3 d-printable弹性体。此外,他们可以被拉伸到600%。
“他们的极端的柔软,stretchiness和耐热性预示着未来的应用程序,“蔡说。
Cai学分年开发的化学合成与精确控制架构开出柔软洗瓶刷聚合物和弹性体的拉伸性。可以使用弹性体作为3 d打印机墨水来创建一个几何形状与橡胶的品质。
3 d打印机本身大小的宿舍冰箱。朱镕基对挤压机系统专门设计的喷嘴,在规定的材料数量在3 d空间中,由计算机程序所需的特定对象。亚博网站下载
年2018年获得化学博士学位UVA,并加入了Cai的软Biomatter实验室博士后。”蔡博士的团队给了我一个机会来扩大我的经典化学材料的研究开发;亚博网站下载我们发明了很多很酷的材料特殊的机械,电气和光学性质亚博网站下载年说。
有什么了不起的团队的软材料是其自组织能力和组装每个沉积。当硅树脂材料是第一次加载到墨盒,蜂蜜的一致性,半固体半液体。随着印刷术的发展,无缝的结合层,然后蒸发溶剂构建对象。此外,你可以重做一遍,如果你犯任何错误,因为reprocessable和可回收的材料是100%。
“传统3 d-printable弹性体在本质上僵硬;印刷的过程通常需要外部机械支持或后处理,”蔡说。“在这里,我们表明弹性体的适用性为直写油墨印刷3 d结构。”
研究材料的分子互连的方式,与Guillaume Freychet Cai的团队合作,米哈伊尔•Zhernenkov beamline科学家美国能源部布鲁克海文国家实验室的。他们实验中使用国家同步光源II的先进的x射线的工具,特别是软物质界面beamline,揭示的内在组成印刷材料不破坏样品。亚博网站下载
“重度beamline适合这种类型的研究由于其高x射线强度,优良的能量和动量传输的可调性,和非常低的背景。与Cai的团队合作,我们能够看出bottlebrush-like组装成聚合物交联网络,”Zhernenkov说。
Cai估计团队两年或三年远离看到他们的弹性体在实际运用中,加速通过团队的3 d打印方法。有时被称为添加剂制造,3 d打印技术是研究力量UVA的材料科学与工程系;亚博网站下载亚博老虎机网登录研究人员在这个舞台上寻求理解背后的物理添加剂生产过程创建新材料系统。
改善健康只是一个激励因素的研究。
“我们相信我们的发现将刺激新的软材料的发展作为3 d印刷油墨,可以广泛的适应性的基础设备和结构等传感器,可伸缩的电子和柔软的机器人,”亚博网站下载蔡说。
国家科学基金会事业奖和亚博老虎机网登录ACS石油研究基金会博士新研究员奖支持Cai的研究超级橡胶他设想生物医学植入物和组织工程等应用程序。他的研究小组正在继续从事印刷适性生产对象更接近自己想要的形状。
来源:https://www.virginia.edu/