西安交大科研人員在水凝膠通用粘接領域取得重要進展

2021-01-09 西安交大新聞網

將水凝膠與多種異質材料（例如金屬、陶瓷、彈性體、塑料和生物組織）結合在一起對於許多新興技術，如柔性電子、軟機器人、人機界面、藥物輸送和生物醫學等至關重要。近年來，MIT、哈佛大學等研究團隊在水凝膠軟溼界面粘接領域取得了突破性進展。但是現有的水凝膠粘接方法存在預處理複雜、方法局限性大等問題。如通過化學鍵進行粘合的方法需要水凝膠或者粘接基底具有特定的官能團，這使得反應條件嚴格、反應耗時，且會用到有毒物質；通過物理拓撲纏繞的方法雖然不需要特定的官能團，但是此方法只適用於有微孔結構的基底，如水凝膠和生物組織。

針對這一問題，西安交通大學航天航空學院軟機器實驗室盧同慶教授及高揚博士提出水凝膠通用粘接的概念。研究團隊以聚丙烯酸接枝兒茶酚形成的長鏈聚合物作為膠水，簡單方便地使多種水凝膠與多種材料（玻璃、金屬、塑料、彈性體、生物組織）形成有效粘接。作為膠水的聚合物溶液可以擴散到水凝膠網絡中，帶有兒茶酚的聚合物長鏈在氧化劑的觸發下發生交聯，原位形成的聚合物網絡像「分子縫線」一樣與水凝膠網絡拓撲纏繞在一起，同時聚合物鏈上的兒茶酚又可以通過各種相互作用與不同基底材料（玻璃、金屬、塑料、彈性體、生物組織）鍵合，從而產生強韌粘接，其粘接能高達200-400J/m2。這一研究不僅為水凝膠粘接提供了一種方法，同時極大簡化了柔性器件和可穿戴設備中的異質材料組裝問題，並且在醫學和工程應用中具有巨大的潛力。

近日，該研究成果以「軟溼材料強韌粘接的通用策略」（A universal strategy for tough adhesion of wet soft material）為題發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials，影響因子：16.836; DOI: 10.1002/adfm.202003207）上。西安交大航天航空學院青年教師高揚博士及碩士研究生陳姣姣為論文的共同第一作者，盧同慶教授為論文通訊作者，西安交大機械結構強度與振動國家重點實驗室是論文唯一通訊作者單位。

文章連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202003207

相關焦點

  • 西安交大科研人員在腫瘤細胞DNA編程計算分析領域取得重要進展
    5月21日記者獲悉，西安交大科研人員在腫瘤細胞DNA編程計算分析領域取得重要進展，相關科研成果登上國際化學領域權威期刊。腫瘤的發生、發展等進程是涉及多水平的複雜分子事件，與多種RNA、蛋白的異常表達密切相關。 同時，獲取多元組分的準確信息，並探究其潛在關聯對理解細胞功能、解析致病機制具有重要意義。
  • 西安交大在工程化水凝膠可穿戴醫療傳感領域取得重要進展
    然而，發展水凝膠柔性傳感器仍面臨以下挑戰：1、水凝膠容易失水，進而引起機械、電學等性能發生改變，導致器件性能不穩定；2、高含水量增加水凝膠與其它基底或電極材料之間的鍵合難度。解決水凝膠的水分蒸發和弱界面粘接問題，提升耐用性和長期穩定性，以及開發低成本、大面積水凝膠柔性器件製備技術是實現其工程化應用的關鍵。
  • 西安交大科研人員在超輕可壓縮碳化矽陶瓷氣凝膠研究領域取得進展
    自1931年氧化矽氣凝膠問世以來，陶瓷氣凝膠就以其低密度、高氣孔率、大的比表面積、優異的抗氧化性能和熱穩定性，在高溫隔熱、催化劑載體、過濾和輕質結構材料等領域展現出廣泛的應用前景。但是，傳統的陶瓷氣凝膠基本都是由氧化物納米顆粒構成，其實際應用往往受限於陶瓷材料的脆性和高溫下的體積收縮（氧化矽氣凝膠的尺寸穩定溫度在600oC以下）。而陶瓷材料的脆性是由於其強的結合引起的，若想改善其力學性能，必須從材料的微觀結構上下功夫。
  • 交大科技力!
    近期，西安交大科研人員在地質、醫工交叉、半導體、氣候、物理等領域相繼取得重要進展，一起來看這些新突破、新成果！ 讓我們為交大科研實力打Call！
  • 西交大在可穿戴醫療傳感領域取得重要進展
    打開APP 西交大在可穿戴醫療傳感領域取得重要進展 MEMS 發表於 2021-01-04 15:48:25 　　柔性可穿戴電子器件能直接貼在皮膚表面
  • 西安交大科研人員揭示氣候變化對西南印度洋大型動物滅絕的影響
    西安交大科研創新又迎好消息！科研人員在西南印度洋大型動物滅絕、人類活動與氣候變化研究方面取得新進展！科研成果又雙叒叕刊發國際頂級期刊！贊！近日，西安交大全球環境變化研究院程海教授團隊和美國加州州立大學Ashish Sinha教授合作在西南印度洋大型動物滅絕、人類活動與氣候變化研究方面取得新進展，該研究為西南印度洋馬達加斯加和馬斯克林群島的大型動物滅絕提供了可靠的氣候變化背景，揭示了人類活動在氣候劇烈震蕩的乾旱氣候背景下對當地獨特生態造成的毀滅性打擊。
  • 西安交大科研人員在非線性光學研究方面取得新進展
    光渦旋在光學信息處理中起著越來越重要的作用。作為一種信息載體，它提高了信道容量，並且引入了不同於極化、強度、相位和路徑的新自由度。非線性光學中通過引入方位角調製渦旋孤子(azimuthons)，為編碼和加密光學信息提供新的自由度。方位角調製渦旋孤子，攜帶軌道角動量，可以在傳播過程中以穩定的角速度旋轉。
  • 西安交大科研人員在弛豫鐵電單晶研究中取得重要進展
    為了進一步優化弛豫鐵電單晶的壓電性能以及探索新型高性能壓電材料，弛豫鐵電單晶高壓電效應的產生機理一直是鐵電、壓電材料領域研究的重要科學問題。普遍認為：弛豫鐵電單晶的高壓電效應與其特有的微觀結構，即極性納米微區（如圖1所示），有著重要的關係。然而，在近20年的時間中，雖然各國學者付出了巨大的努力，極性納米微區與壓電性能的關係仍然沒有明確。這也導致了近些年關於開發高性能壓電材料的研究工作進展較為緩慢。
  • 研究大型動物滅絕原因 西安交大取得新進展
    10月20日，記者獲悉，西安交通大學全球環境變化研究院程海教授團隊和美國加州州立大學Ashish Sinha教授的合作論文——「過去八千年的古氣候記錄為晚全新世馬達加斯加和馬斯克林群島大型動物滅絕提供氣候背景」日前登上《科學進展》（Science Advances）雜誌，在西南印度洋大型動物滅絕\人類活動與氣候變化研究方面取得新的進展
  • 交大科技力!
    近期，西安交大科研人員在生物、航天、管理、公共衛生、電子科學技術等領域相繼取得重要進展，一起來看這些新突破、新成果！ 讓我們為交大科研實力打Call！
  • 簡化柔性器件異質材料組裝問題,我國學者提出水凝膠通用粘接概念
    集微網消息，水凝膠與多種異質材料結合在一起，對於許多新興技術如柔性電子、軟機器人等至關重要。但是現有的水凝膠粘接方法存在預處理複雜、方法局限性大等問題。近日，西安交通大學航天航空學院軟機器實驗室盧同慶教授及高揚博士提出水凝膠通用粘接的概念。
  • 西安交通大學科研人員在地震波油氣探測的智能化表徵領域取得新進展
    非常規油氣資源，尤其是緻密油氣，是我國近年來能源保障戰略中最重要、最現實的接替化石能源。中石油長慶油田目前已經成為我國第一大油田。長慶油田所在探區鄂爾多斯盆地（陝甘寧盆地）是我國第二大沉積盆地，以緻密油氣資源為主，南部中生界富含緻密油,北部古生界富含緻密氣。
  • JACS封面:西安交大科研人員在功能團簇研究中取得新進展
    近日，在鄭彥臻教授指導下，西安交通大學前沿院博士後陳偉鵬採用「混合配體」策略，在溶劑熱條件下成功製備出一例高核過渡-稀土混金屬納米糰簇—。該團簇分子擁有六芒星狀的形狀，為目前報導的第二大3d-4f混金屬團簇，並具有良好的溶液穩定性。
  • 西安交大科研人員在自然條件下發現+1價鈣離子二維晶體
    在最近的研究中，西安交大科研工作者基於冷凍透射電子顯微鏡技術，在還原氧化石墨烯（rGO）膜上直接觀察到了自然環境下生成的二維CaCl晶體，其中鈣離子的價態為+1。相關理論和實驗同時表明，這些二維CaCl晶體具有室溫鐵磁性、金屬性、類壓電性，可形成石墨烯–CaCl異質結，且具備顯著的儲氫和釋氫能力。
  • 【把論文寫在祖國大地上】西安交大科研人員在自然條件下
    在最近的研究中，西安交大科研工作者基於冷凍透射電子顯微鏡技術，在還原氧化石墨烯（rGO）膜上直接觀察到了自然環境下生成的二維CaCl晶體，其中鈣離子的價態為+1。相關理論和實驗同時表明，這些二維CaCl晶體具有室溫鐵磁性、金屬性、類壓電性，可形成石墨烯–CaCl異質結，且具備顯著的儲氫和釋氫能力。
  • 西安交大科研人員在Advanced Science發表綜述文章
    近日，西安交大醫學部基礎醫學院生物物理學系醫學工程研究所蔡文副教授與廈門大學分子影像暨轉化醫學研究中心劉剛教授合作在Wiley旗下期刊Advanced Science（2017年影響因子12.441）發表了題為「Metal-Organic Framework-Based Stimuli-Responsive Systems for Drug Delivery」的綜述論文。
  • 西安交大在高溫有機薄膜電容介質材料研究領域取得重要進展
    有機薄膜電容因其超快的充放電速度、極高的功率密度、高工作電壓、低損耗等特點，成為重要的功率型儲能器件，在智能配網儲能、直流輸電、新能源汽車交直流變換等領域發揮了重要的作用。隨著功率型電力電子設備運行負荷的不斷增加以及小型化集成化的發展趨勢，薄膜電容的運行溫度將不斷升高。
  • 西安交大在Lewis鹼催化環丙烷開環反應研究中取得進展-西安交通...
    Lewis鹼催化是現代催化技術的重要組成部分，在有機合成中發揮著舉足輕重的作用。Lewis鹼催化通常採用n-π*、n-𝜎*和n-n*三種模式實現底物的活化。目前，n-𝜎*活化模式主要涉及有機矽、錫、硫、硒和滷素等雜原子底物，而對於具有重要應用前景的碳碳單鍵的活化及催化反應研究非常欠缺並存在挑戰。 針對以上問題，西安交通大學理學院唐玉海教授領銜的研究團隊採用貧電子環丙烷作為底物，藉助其極性碳碳鍵及環張力的結構特點，發展其在Lewis鹼催化下以n-𝜎*模式實現碳碳鍵活化的有機催化反應，近期取得了重要進展。
  • 北理工在自癒合高強度水凝膠方面取得重要研究進展
    海藻酸鹽水凝膠是一種具有3D多孔網絡結構的軟材料，其在生物醫學、光、電、載體等許多領域有著廣泛的應用。但是，海藻酸鹽水凝膠大多力學強度較低，使用過程易發生機械損傷且損傷後性能大大降低，無法繼續滿足使用要求。因此，發展並製備具有自癒合性能且具有高強度的水凝膠多功能材料具有十分重要的意義。
  • 西安交大科研團隊在柔性自支撐鐵性薄膜領域取得新進展
    針對這一問題，西安交通大學劉明教授團隊深入研究了自支撐鐵性單晶薄膜的力學特性，在前期研究基礎上（Science 366(6464): 475-479(2019)），進一步以多鐵性材料BiFeO3為研究對象，取得了重要進展。