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化学家对三维大孔水凝胶进行了表征

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-02  浏览次数:29
核心提示:卡内基梅隆大学的化学家们已经开发出两种新的方法来表征三维大孔凝胶——这种材料对开发“智能”反应材料大有前途,这种材料可以

卡内基梅隆大学的化学家们已经开发出两种新的方法来表征三维大孔凝胶——这种材料对开发“智能”反应材料大有前途,这种材料可以用于催化剂、化学探测器、组织工程支架和碳捕捉吸收体。

 

卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon)实验室的研究人员马泰加谢夫斯基(Krzysztof Matyjaszewski)教授在5月份的《先进科学》(Advanced Science)杂志上发表了他们的研究结果,这篇文章被刊登在杂志的封底上。他们的发现是Matyjaszewski实验室在聚合物科学上长期突破的最新成果。


3DOM水凝胶含有大小均匀的连通孔隙网络。这些孔的结构使材料能够容纳大量的液体,并影响材料的性能。


然而,尽管这种材料很容易通过一种称为胶体晶体模板的工艺制造出来,但它们的性质使得科学家们很难确定3DOM水凝胶的确切内部结构。


Matyjaszewski实验室的博士生何洪坤(音译)说:“多孔结构使得这些材料如此有用,同时也使得它们如此难以表征。”“毛孔可以容纳大量的水分,但如果你把这些水分去除研究它们,毛孔就会塌陷,你无法绘制它们的地图。”


他和他的合作者能够使用间接电子显微镜方法对3DOM水凝胶进行表征。他们将水凝胶浸泡在交联剂溶液中,交联剂产生了初始3DOM结构的刚性逆复制。然后,他们使用扫描电子显微镜(SEM)对反向复制的切片表面进行成像。


研究人员还发现,他们能够对水凝胶进行再水化,从而证明了这种材料的形状记忆特性——这些特性是制造智能材料的关键。


他还能用纳米级x射线显微镜(ZEISS Xradia 800 Ultra)分析了水化3DOM水凝胶的结构。该技术是一种非侵入性和非破坏性的技术,使研究人员能够在环境条件下三维可视化水凝胶。


华纳大学自然科学教授Matyjaszewski说:“这标志着我们首次能够看到这种材料内部可逆的多孔结构。”定义明确的3DOM水凝胶为各种功能材料提供了一个通用的平台。


研究人员认为,他们为3DOM水凝胶开发的简单有效的结构表征方法将推动材料的研究。通过与有机化合物和聚合物的接枝,他们已经能够对3DOM水凝胶的孔隙进行进一步的化学修饰。这一过程将允许他们将水凝胶作为“茎凝胶”使用,这种“茎凝胶”可以进化成具有可编程特性和功能的材料,如反应性材料、有机-无机复合材料和生物活性水凝胶,用于消化或分离生物(宏观)分子。


 
 
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