金沙澳门官网dkk“刚柔并济”新材料可应用于3

作者: 产品评测  发布:2019-11-24

南京大学医学院蒋青教授和李澜博士等也参与部分工作。上述研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和中央高校基本科研业务费以及南京大学博士生创新能力提升计划等经费的资助。

“这种材料的最大突破点在于解决了机械强度与自修复性能之间的平衡难题。”李承辉介绍,新材料在从室温到60℃的温度变化过程中、强度能够变化200多倍,当温度高于50℃后,材料的性状和橡皮泥类似。这种特点得益于新材料优异的温敏性。也就是说材料的性质可以根据温度变化而变化,因此研究人员得以通过改变温度来控制材料的性质。

同时,该材料还可用于医用外固定支架。外固定材料是临床骨科与矫形外科常用的消耗性医用卫生材料。石膏绷带是目前临床最常用的外固定材料之一。其主要优点是对皮肤无毒副作用,强度较高,操作时水温低。然而,石膏绷带存在着许多缺陷,如:透X射线性差、透气性差、质量重等,此外,打石膏时操作复杂,给医护人员带来许多不便。该研究获得的高强度刚性自修复材料在能够加热修复的同时,还具有优良的温敏性质:常温下强度非常高,类似于热固性材料;而在加热时又具有热塑性材料的性质,可以反复加工。从而可以作为外固定材料在临床骨科与矫形外科中应用。相比于同类材料,该材料具有诸多优点,例如成本低,跟石膏绷带不相上下;热变形温度低,制作使用方便,并且可以适应人体任何部位的形状;强度高,硬度较大且硬化后不变形;对皮肤无毒副作用;质量轻,不怕水,透气,不影响伤员的日常活动;可方便拆卸和循环利用等。

新材料有望在医用外固定支架和3D打印等领域得到很好的应用。例如,骨折治疗所使用的传统石膏固化时间长达几个小时,而使用新材料则几分钟就可以定型,在使用过程中也方便拆卸和安装。另外,传统石膏是一次性的,新材料还可以循环利用。

材料的刚性和自修复性质是互不相容的两个方面。当线性高分子链段之间的交联点很多,且交联作用很强时,高分子链段的运动受到阻碍,材料呈刚性,即不容易变形。然而,如果交联作用太多会导致高分子链流动性差,受损界面之间不能有效地相互扩散;交联作用太强则会导致化学键缺乏动态性,无法发生化学键交换重组,因而材料自修复性质变差。因此,如何制备高强度的刚性自修复材料是一个非常具有挑战性的难题。

“在日常生活中我们常常会见到冰的融化、蜡烛熔化等现象,但它们在变化之后会失去原有形状。”李承辉说,而新材料加热变软之后仍是固体,可以承受自重,也能自由塑形。

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“刚柔并济”新材料可应用于3D打印

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