【文献总结】2021.5.31-组内动态-仿生智能材料研究组  
【文献总结】2021.5.31
chengchaoyi 6月前 638

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  • 泊松比 =ε)定义了横向应变)与纵向应变)的负比。气凝胶材料的变形力学,特别是泊松比行为对应力应变分布、材料强度、动态响应和损伤容限至关重要材料的泊松比可以通过孔结构的模式设计来调整。如果材料的变形保持弹性,则泊松比完全由孔隙结构控制负泊松比材料在纵向压缩作用下,横向收缩形成双曲面结构,可以更好地用于防弹衣、减震器、包装材料等抗压痕性较高的防护对象。Zhang通过改进的水热方法和定向冷冻铸造工艺合成了具有有序双曲模式和分层蜂窝状微观结构支架的石墨烯材料。微结构中多层石墨烯胞壁的设计局部取向屈曲响应产生了巨大的宏观负泊松比(ν = -0.38,可通过调整可调结构孔隙度或有效容积密度调节泊松比大小。还通过扫描电镜原位观察纵向压缩过程中石墨烯材料的微观结构演变,研究了石墨烯材料的负泊松比和压缩应变映射机制。

     

    泊松比可调的组织工程支架能够更好地模拟自然组织的力学行为。Tang等以纤维素纳米纤维(CNF)和聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为原料,通过立体光刻(SLA)和冷冻干燥相结合的方法制备了具有多尺度孔结构的CNF/PEGDA气凝胶。制备的气凝胶具有规则的大孔网络结构和随机均匀的微孔分布。通过SLA可以定制支架的大孔结构,从而使支架呈现出三种不同的力学行为:正泊松比、负泊松比或零泊松比。然后通过冷冻干燥的方法将水凝胶支架转化为气凝胶支架,使其微孔分布均匀。调整材料配比和暴露量,获得孔隙结构清晰的支架。此外,对不同泊松比的CNF/PEGDA支架进行力学试验,测定其软骨诱导特性。

     

    Wu等制备了一种石墨烯海绵材料这些密度与空气相似的石墨烯海绵在可逆压缩到巨大应变时,其在各个方向上的泊松比都接近于零,且很大程度上不依赖于应变。同时,它们还起着焓橡胶的作用,在空气中可以恢复98%的压缩率,在液体中可以恢复90%的压缩率,工作温度在-196900之间。此外,这些海绵在数百个循环中提供可逆的液体吸收,然后在几秒钟内将其排出,同时仍然提供有效的接近零的泊松比


    负泊松比的结构由于其有趣的物理性质、众多有前途的应用以及在制造技术方面的进步而越来越受到关注。然而,制造具有定制的分层多孔结构和理想的物理/机械性能的三维(3D)聚合物辅助结构仍然具有挑战性。Cheng通过直接油墨书写和冷冻铸造与无毒的溶剂型油墨相结合,然后采用特殊的干燥技术,设计和制造了具有多尺度孔隙率的3D纳米纤维凯夫拉气凝胶结构。通过调整设计的图案支柱的空间排列,高度多孔的3D纳米纤维凯夫拉尔气凝胶泊松比可调范围广泛,-0.80.4 


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