Collaborative Research : Surface and Actuation Kinetics of Stimulus-Responsive Hydrogels

合作研究:刺激响应水凝胶的表面和驱动动力学

基本信息

  • 批准号:
    0324459
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2003-09-01 至 2007-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

AbstractA collaborative effort between researchers at Duke University and Washington University is supported to investigate the surface and actuation kinetics of stimulus responsive hydrogels (SRHs). These materials are polymer gels that exhibit a large change in volume and surface physiochemical properties during a reversible phase transition. SRHs have the potential to overcome some of the fundamental limitations of micro-actuation and sensing devices that currently use electromagnetic or piezoelectric actuators. The overall characteristics of SRHs point toward devices that are biocompatible, operate with minimal power input, and provide a range of motion that is difficult to achieve with existing servomechanisms. The proposed work will combine experiment, theory, and computation with the goal of advancing technologies based on these multifunctional materials. Experiments to be conducted at Duke will include: 1) optical measurements of volume displacement changes in SRHs using a novel optical-mechanical setup; 2) tribological measurements of SRHs using a parallel-disk rheometer; and 3) fine-grained, spatially resolved force adhesion and friction force maps using colloidal probe microscopy. In conjunction with these efforts, researchers at Washington University will develop physically consistent bulk and interfacial constitutive models. Finally, numerical simulations of some of the experiments will be conducted at both institutions to correlate material parameters and gain predictive capabilities for rational design with SRHs.
杜克大学研究人员与华盛顿大学研究人员之间的摘要合作,以调查刺激反应性水凝胶(SRHS)的表面和致动动力学。 这些材料是聚合物凝胶,在可逆的相变期间表现出较大的体积和表面理化特性变化。 SRHs有可能克服当前使用电磁或压电执行器的微型施加和传感设备的一些基本局限性。 SRHS的总体特征指向具有生物相容性的设备,以最少的功率输入运行,并提供了一系列运动范围,这些运动很难通过现有的伺服机制实现。 提出的工作将将实验,理论和计算与基于这些多功能材料推进技术的目的相结合。 在杜克大学进行的实验将包括:1)使用新型的光学机械设置的SRH体积位移变化的光学测量; 2)使用平行盘流变仪对SRH进行摩擦学测量; 3)使用胶体探针显微镜进行细粒度,空间分辨的力粘附和摩擦力图。 结合这些努力,华盛顿大学的研究人员将发展身体上一致和界面构成模型。 最后,将在两个机构中对某些实验进行数值模拟,以将材料参数相关联并获得与SRHS合理设计的预测能力。

项目成果

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