蘭州化学物理研究所は、3Dプリントの強靭で滑りやすいハイドロゲル材料と機能デバイスの研究で一連の進歩を遂げました。

蘭州化学物理研究所は、3Dプリントの強靭で滑りやすいハイドロゲル材料と機能デバイスの研究で一連の進歩を遂げました。
出典:中国科学院蘭州化学物理研究所

人工ハイドロゲルは固体と液体の両方の優れた特性を備えているため、バイオメディカル、潤滑コーティング、スマートセンサー、フレキシブルエレクトロニクス、駆動変形の分野で幅広い注目を集めています。しかし、ハイドロゲル材料の機械的特性と機能的構造製造との間の良好なバランスを達成することは、依然として困難な課題です。最近、中国科学院蘭州化学物理研究所固体潤滑国家重点実験室の3Dプリント摩擦装置研究チームは、3Dプリント高性能滑り性ハイドロゲル材料と機能装置の研究で一連の進歩を遂げました。

研究チームは、これまでの高強度で強靭なハイドロゲルの直接書き込み 3D プリント (Biomaterials Science, 2019, 7, 1805-1814; Chemistry of Materials, 2020, 32, 9983-9995) に基づいて、最近、バイオニック水素結合エンジニアリング戦略を採用し、ひずみ誘起ミクロ相分離メカニズムを導入して、超強靭なハイドロゲルの高精度光硬化 3D プリントを実現しました (Advanced Functional Materials, 2022, 2210395) (図 1)。関連する材料と技術には、2件の中国発明特許(ZL 201810541767.3、ZL 202111591052.7)が付与されています。



図1. 生体模倣水素結合工学戦略によって構築された光硬化性3Dプリント超強靭ハイドロゲル

研究者らは、自作のグレースケール光硬化3Dプリント装置(ACS Applied Materials & Interfaces、2019、11、42586-42593)を使用し、分子レベルでの架橋を制御することで、単一のハイドロゲル材料システムにおける膨潤誘発の局所応力差によって引き起こされる制御可能な変形を実現しました(Advanced Materials Technologies、2021、7、2101288)(図2)。関連技術は中国の発明特許(ZL 201910509477.5)により認可されています。



図2. グレースケール3Dプリントされた変形制御可能なハイドロゲル生体模倣構造

研究チームは最近、ハイドロゲルの優れた水潤滑特性と 3D プリント技術のパーソナライズされた製造の利点を活かして、ハイドロゲル三尖弁、狭窄性疾患組織および臓器用のハイドロゲル スキャフォールド (Chemistry of Materials, 2022, 34, 6129-6141)、滑りやすいハイドロゲル バイオニック軟部組織臓器モデル (Advanced Functional Materials, 2022, 32, 2108845)、潤滑性と薬剤を充填した一体型ハイドロゲル コンタクト レンズ (Small, 2023, 2206819) など、さまざまな機能性ハイドロゲル デバイスを開発し、模擬臓器モデル、生体医療デバイスなどに滑りやすいハイドロゲルを応用するための材料技術を提供しています (図 3)。関連する材料と技術には、2件の中国発明特許(ZL 202110635655.6、ZL 202110635657.5)が付与されています。



図3. 3Dプリントされた滑りやすいハイドロゲルバイオメディカルデバイスと機能デバイス

さらに、研究チームは高精度3Dプリント技術を用いてハイドロゲルのようなタコの吸盤構造を構築し、水中接着において優れた性能を示した(Chemical Engineering Journal, 2023, 141268)(図4)。3Dプリント導電性イオンハイドロゲルの優れた応力感知特性(Journal of Materials Chemistry C, 2022, 10, 14288-14295)と相まって、バイオニックドライブ、健康モニタリング、フレキシブルロボットの分野での3Dプリントハイドロゲルの応用に確かな材料技術基盤を提供している。関連する材料と技術には、2件の中国発明特許(ZL 202110635657.5、ZL 202110635655.6)が付与されています。



図4. 3Dプリントされたハイドロゲルバイオニック接着吸盤とインテリジェントグリッパー

上記の研究は、国家重点研究開発計画、中国国家自然科学基金、中国科学院「西の光」クロスイノベーションチームプロジェクト、甘粛省科学技術計画プロジェクトの支援を受けて実施されました。




<<:  エンジェルサイクルワークスが3Dプリントでチタン製の「スーパー」自転車「Heaven」を開発

>>:  この記事では、セラミック光硬化3Dプリント技術について紹介します。

推薦する

ダウンロード: 2018年中国3Dプリント産業の展望調査レポート

3D プリントは、デジタル モデルを使用して材料を層ごとに積み重ねて物理的なオブジェクトを作成する...

ESSENTIUM HSE 240 HTデュアルエクストルーダー3DプリンターがiFデザイン賞を受賞

2022年4月12日、世界三大工業デザイン賞の一つである「iFデザイン賞」の受賞者が正式に発表され...

米軍は、高温航空機部品の3Dプリント用のポリマー材料を開発した。

最近、米国空軍研究所は、NASAグレン研究センターおよびルイビル大学と共同で、耐熱ポリマーを3Dプリ...

スキーに朗報です!オーストラリア人男性が、より快適で柔軟なスノーボードビンディングを3Dプリント

3D プリント技術は、スポーツの分野で広く使用されています。これは、3D プリント技術 (および以...

イスラエルのアレフファームは3Dバイオプリンターを使って宇宙で初の人工肉を生産

出典:ザ・ペーパーアンタークティック・ベアによると、イスラエルのバイオテクノロジー新興企業アレフ・フ...

3Dプリントされたソフトレザーパッドは、人間とロボットの相互作用の安全性と使いやすさを向上させます

2024年4月24日、アンタークティックベアは、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究者が、ロ...

ルールに従わない3Dプリント技術を見てみましょう

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-3-27 16:56 に最後に編集...

3D ELEMENTSがPCL 3Dプリントフィラメントを発売

「2018年北京国際3Dプリント展」は2018年5月17日に中国国際展覧センター(旧館)で開催され...

直接エネルギー堆積アーク金属 3D 印刷プロセス

今日は、アンタークティックベアが読者に簡単に紹介したいと思います。直接エネルギー堆積アーク金属3D印...

エラストマー3Dプリントの消費者向け製品は数百万レベルの大規模アプリケーションに向かっており、ボリは海外で注目されている

ドイツで開催されたFormnext 2024展示会では、大手エラストマー3Dプリントメーカーである蘇...

英国のRepRapを買収した中国企業は、高性能3Dプリンターを数千の家庭に届けたいと考えている

△Lao Changshiさんが3Dプリンターの機能を紹介します。現在、3Dプリンティングに代表さ...

10枚の写真で世界の3Dプリント業界の発展を示す

3Dプリンティング(付加製造)は、新世代のグリーンハイエンド製造に属し、知能ロボットや人工知能とと...

3Dプリントマルチマテリアルフレキシブルソケット

著者: 唐磊、李迪塵イタリアのベルガモ大学の研究チームは、義足ソケットと残存肢の界面接触圧を研究し、...

CRP USAは3Dプリント技術を使用して、USABに競争力のあるボブスレー部品を提供しています。

この投稿は Bingdunxiong によって 2023-12-9 19:53 に最後に編集されまし...

トップジャーナルレビュー: 大型 MAX フェーズコンポーネントの積層造形における最新の進歩

出典: マテリアルサイエンスネットワーク概要: 金属的およびセラミック的性質を持つ層状の三元、四元、...