北海道大学研发新型增强纤维复合水凝胶 强度为钢的5倍

必发365登录入口2017年3月20日讯  水凝胶(Hydrogel)是以水为分散介质的凝胶。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基,亲水残基与水分子结合,将水分子连接在网状内部,而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系,性质柔软,能保持一定的形状,能吸收大量的水。

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北海道大学研发新型增强纤维复合水凝胶 强度为钢的5倍

日本北海道大学(Hokkaido University)的一个科研小组开发出了强度为钢的5倍的新型水凝胶复合材料,“增强纤维软性复合材料("fiber-reinforced soft composites)简称FRSC。”将水凝胶和编织纤维织物混合,使得其兼具水凝胶材质的泛用性,又具备高强度。

水凝胶是由亲水性聚合物链(hydrophilic polymer chains)组成,其九成组分为水,其坚固性和耐久性能有不足,但研究者通过在其中增加玻璃细纤维,成功地开发出了一种坚固、可弯曲又耐磨损的材质。据研究小组称,“混合水凝胶”空前地强固,纤维和水凝胶之间、水凝胶内部的键合空前地稳定。凝胶聚合物和单成分玻璃纤维(直径10微米)混合的材质坚固度超出玻璃纤维织物25倍,100倍于传统水凝胶,而五倍于碳素钢。

该团队的相关研究人员表示,这种复合材料之所以具备惊人的强度,主要是因为玻璃纤维织物的分子和水凝胶分子之间形成动态的离子键,随着形成离子键的两种分子的电子相互交换,原子间的相互吸引力增强,在宏观上也就表现出更加突出的强度,水凝胶分子之间也有这样的作用。

北海道大学研究员龚剑萍教授称,"这种环保型纤维增强水凝胶含水量为40%",由于它的可靠性、耐用性和灵活性而具有多种潜在的应用。除了时尚和制造用途,它可以用作承受强负荷张力的人工韧带和肌腱。

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