Fiber Reinforced Soft Composites with Tunable Extensibility, Stiffness, and Strength for Synthetic Bio-tissue Applications

具有可调延展性、刚度和强度的纤维增强软复合材料,适用于合成生物组织应用

基本信息

  • 批准号:
    20K20193
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-04-01 至 2023-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We have developed a method to incorporate wrinkled fabric structures into elastomer composites with controlled wavelength. 3D printing is used to create molds with controlled shape. Fabric is compressed between these molds, and then the edges of the fabric are immersed in melted wax. When the wax solidifies, the fabric can be removed from the mold, and the fabric maintains the imposed wrinkled structure. The wrinkled fabric is then placed into a reactor, and pre-polymer solution is injected and exposed to UV light, to synthesize the elastomer. Finally a laser cutter is used to cut the sample to the desired shape. The proposed method works well to design extensible fabric-reinforced soft materials.These samples have been mechanically characterized, and the resulting properties are unique compared to regular soft materials. The incorporation of a wrinkled structure of fabric introduced a new transition point during tensile testing. Initial stress-strain behavior appears linearly elastic, closely matching that of the matrix. A transition strain occurs, where the composite quickly becomes stiff, and the modulus in this region approaches that of the fabric. The strain at which this transition occurs is controlled by the wrinkled fabric structure. We have demonstrated that we can cause this transition to occur at strains ranging from 5-30%. This simple method allows for fabrication of J-shaped composites, similar to natural biomaterials.
我们已经开发了一种将皱纹的织物结构结合到具有控制波长的弹性体复合材料中的方法。 3D打印用于创建具有控制形状的模具。织物在这些模具之间被压缩,然后将织物的边缘浸入融化的蜡中。当蜡固化时,可以从模具中除去织物,并保持织物的皱纹结构。然后将皱纹的织物放入反应器中,并注入前聚合物溶液并暴露于紫外线,以合成弹性体。最后,使用激光切割器将样品切成所需的形状。所提出的方法非常适合设计可扩展的织物增强软材料。这些样品已经机械地表征了这些样品,与常规软材料相比,所得的特性是独一无二的。结合织物的结构在拉伸测试期间引入了一个新的过渡点。初始应力 - 应变行为似乎是线性弹性的,与基质的弹性匹配。发生过渡应变,其中复合材料迅速变硬,该区域中的模量接近织物的模量。这种过渡发生的应变由皱纹的织物结构控制。我们已经证明,我们可以导致这种过渡在5-30%之间发生。这种简单的方法允许制造与天然生物材料相似的J形复合材料。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

キング ダニエル其他文献

高強度ハイドロゲルにおけるミラー半径と破断応力の関係
高强度水凝胶镜面半径与断裂应力的关系
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    木山 竜二;野々山 貴行;キング ダニエル;グン 剣萍
  • 通讯作者:
    グン 剣萍
二重網目構造を取り入れた材料設計:分子スケールからマクロスケールへ
双网络结构材料设计:从分子尺度到宏观尺度
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    柳楽 知也;安田 秀幸;宇野木 諒;森下 浩平;杉山 明;吉矢 真人;上杉 健太朗;大政健史;キング ダニエル
  • 通讯作者:
    キング ダニエル
チタン属イオン架橋を用いた強靭な異方性ハイドロゲルの創製
使用钛离子交联创建坚韧的各向异性水凝胶
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    猪飼拓真;高橋陸;キング ダニエル;中島祐;野々山貴行;黒川孝幸;グン 剣萍
  • 通讯作者:
    グン 剣萍
電荷を有する微粒子ゲルの潤滑機構
带电微粒凝胶的润滑机理
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    福田泰紀;黒川孝幸;キング ダニエル;中島祐;野々山貴行;孫桃林;グン 剣萍
  • 通讯作者:
    グン 剣萍

キング ダニエル的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

高介电可调性BST/聚合物功能复合材料的设计、制备与性能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    140 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
基于2:1型蒙皂石族矿物界面可调性质设计苯加氢催化剂
  • 批准号:
    51874145
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
钙钛矿陶瓷基全介质型超表面黑体及可调性研究
  • 批准号:
    51862027
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    43.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于稀土掺杂纳米晶铁氧体的可调超表面器件研究
  • 批准号:
    61774020
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    67.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于抑制癌细胞侵袭迁移并调控微环境的结构可调性纳米载体联合中药药对抑制乳腺癌转移的研究
  • 批准号:
    81773913
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    55.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

CAREER: Toward Smart Surface Acoustic Wave Devices with Gate-Tunability
职业:开发具有栅极可调谐性的智能表面声波器件
  • 批准号:
    2337069
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 2.41万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Kirigami-Actuated Adaptive Metasurfaces with Dynamic Tunability enabled by 2D Materials
职业:由 2D 材料实现的具有动态可调性的剪纸驱动自适应超表面
  • 批准号:
    2239822
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.41万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CCI Phase 1: NSF Center for MXenes Synthesis, Tunability and Reactivity (M-STAR)
CCI 第一阶段:NSF MXene 合成、可调性和反应性中心 (M-STAR)
  • 批准号:
    2318105
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.41万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SBIR Phase I: CNT-Enhanced carbon fiber structural composite with high performance and spec-tunability
SBIR 第一阶段:具有高性能和规格可调性的 CNT 增强碳纤维结构复合材料
  • 批准号:
    2211884
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.41万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Giant Tunability through Piezoelectric Resonant Acoustic Metamaterials for Radio Frequency Adaptive Integrated Electronics
职业:通过压电谐振声学超材料实现射频自适应集成电子器件的巨大可调性
  • 批准号:
    2034948
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 2.41万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了