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明胶、PEGDA 等的关键作用

更新时间: 2024-11-08 13:58:41  查看次数: 100    

HEMA 里面加入不一样的东西,它的力学性能就会在不同方面、不同程度上得到提升。明胶、海藻酸钠还有琼脂糖都能全面地提高 PHEMA 水凝胶的韧性(也就是拉伸功)、强度(拉伸强度)以及硬度(弹性模量);而 PEGDA 呢,在提高强度和硬度的时候,会让它的韧性下降。在这三种天然凝胶成分里,明胶的添加量是海藻酸钠和琼脂糖的 10 倍,这是因为海藻酸钠在水里溶解度比较低(5%重量比的海藻酸钠溶液特别容易沉淀),琼脂糖加到 0.5%重量比的时候,在 25 摄氏度就会发生凝胶化的相变。所以说明胶是一种能大量添加,对水凝胶强度调控比较好的天然凝胶成分,也成了 PHEA 水凝胶的主要添加物。

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HEA 分子在预凝胶液里浓度很高,在光引发剂自由基存在的情况下,会很快聚合,变成线状聚合物 PHEA。当体系里 PHEA 慢慢变多的时候,PEGDA 和自由基碰撞的概率就增加了,这样 PHEA 之间就会互相交联,形成网络结构。加了一定量的 PEGDA 和明胶之后,形成的 PHEA 水凝胶就能有可以调控的力学性能了。把不同含量的明胶和 PEGDA 加到水凝胶体系里,就能得到不一样的力学性能。从应力 - 应变曲线上能看出来,四种不同的水凝胶体系,图像差别很明显。这篇文章选了应变为 10 到 20%这一段曲线来模拟斜率,算出水凝胶的弹性模量,也就是它的柔软程度;柔软程度太高的水凝胶在打印的时候可能会塌掉,这样就会影响打印的成功率。把曲线积分来计算水凝胶样条的拉伸功,用这个来判断水凝胶在被拉伸的时候能吸收多少能量,也就是水凝胶的韧性。