伊利诺斯大学研发模拟血管结构复合材料取得成功

上一篇 / 下一篇  2011-08-26 13:26:41

文章来源
  • 文章来源:转载

据美国每日科学网站7月28日(北京时间)报道,美国科学家从生物的循环系统获取灵感,研发出了类似于血管结构的复合材料,其可用于制造能自我愈合、自我冷却的轻质而坚硬的材料、像树一样运送物质和能量的动力材料以及超材料等。相关研究论文发表在最新一期《先进材料》(Advanced Materials)杂志上。

复合材料是两种或更多材料的结合体,其拥有多种材料的性能。复合材料既轻质又坚硬,因此,非常适合做结构材料。很多复合材料都是靠纤维增加强度的,由嵌入树脂内的编织纤维网制成,比如石墨、玻璃纤维、合成纤维凯芙拉等都可用作嵌入材料。

伊利诺斯大学的科学家利用新方法制造出的这种复合材料,其内部含有便于液体或气体流动的细小管道,这些细小管道能在这种复合材料内形成一个毛细管网络,就像树内的脉管网络一样。参与该研究的伊利诺斯大学化学、材料科学及工程专业教授杰弗里·摩尔表示,“树是不可思议的结构材料,它们能像水泵一样吸入液体,从根部朝叶子运送物质和能量。我们也希望能研制出具有同样功能的材料,现在已经迈出了第一步。”

为了制造这些小管道,科学家们对一些特殊纤维进行了处理,让它们在高温下降解,当温度进一步升高时,这些被降解的纤维会蒸发,只留下细小的管道。

最新材料有一个显著的特征,只需让不同的液体在该材料内循环,其就具备多功能性。科学家们让不同的液体在复合材料内循环,演示了其四种功能:温度调节、化学反应、导电和改变电磁特征。他们通过让冷却剂或热流体在其中循环以调节温度;将化学物质注入不同的血管分支中,让其混合在一起产生了一个冷光反应;通过使用能导电的液体从而使该材料具备了导电性。通过使用铁磁铃(一种具有极强渗透性的纳米流体,在磁场作用下会呈现强磁化状态)改变了其电磁特征。

接下来,科学家们希望研发出相互连接的管道网络,以便研制出可自我愈合、自我冷却的聚合物或燃料电池等。

该研究的合作者、材料科学与工程和航空航天工程教授南希·索托斯表示:“这不仅是一个微流路设备,也不仅是芯片上的小玩意,这种结构材料能模拟生物系统的很多功能,这是一个巨大的进步。”

PMC:
PMID:

Three‐Dimensional Microvascular Fiber‐Reinforced Composites

Esser‐Kahn, Aaron P.; Thakre, Piyush R.; Dong, Hefei; Patrick, Jason F.; Vlasko‐Vlasov, Vitalii K.; Sottos, Nancy R.; Moore, Jeffrey S.; White, Scott R.

Keywords:biomimetics;hybrid materials;composites;fibers;microfluidicsA method for fabricating microvascular networks in fiber‐reinforced composites is presented. The method relies on sacrificial fibers woven into fiber preforms that, when removed by depolymerization and volatilization, create 3D microvascular networks inside the composite material. By circulation of functional liquids in the resulting channels, a diverse set of new functionality is demonstrated. Simplicity, robustness, scalability, and reliance on readily available components make this method compatible with composite manufacturing methods.


TAG:

 

评分:0

我来说两句

显示全部

:loveliness: :handshake :victory: :funk: :time: :kiss: :call: :hug: :lol :'( :Q :L ;P :$ :P :o :@ :D :( :)

日历

« 2016-12-04  
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

数据统计

  • 访问量: 5108
  • 日志数: 124
  • 建立时间: 2011-08-24
  • 更新时间: 2011-09-11

RSS订阅

Open Toolbar