湿热环境下工程水凝胶粘弹性性质的压痕测试和表征方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11802166
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张强
  • 依托单位：
    山西大学
  • 学科分类：
    A0807.复合材料与结构力学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Engineering hydrogel is a new type of hydrogel material with high strength, toughness and multifunction, which has been widely applied in functional devices, biomedicine and tissue engineering. Viscoelasticity is one of the most typical mechanical characteristics of engineering hydrogels, and is also a key performance index that affects its design and engineering applications. In view of the shortages of research on viscoelasticity and microscopic mechanism of engineering hydrogels under complex environment conditions, this project intends to build an indentation experiment platform for viscoelastic properties of soft materials under hygrothermal condition and develop the corresponding quasi-static and dynamic indentation testing theory and parameter identification method. Then the viscoelastic properties of these materials under the coupling loading of heat, moisture and force can be the quantitatively characterized. Based on this, combined with hydration experiments and microscopic observation, hydration properties, the microstructural features, and static/dynamic viscoelastic properties of typical engineering hydrogels under hygrothermal environment were quantitatively characterized, which are utilized to analyze and reveal the viscoelastic deformation response mechanism of this kind of material under multi-field coupled loading of heat, moisture and force. The implementation of this project will help to improve the scientific understanding of the viscoelastic mechanical behavior of engineering hydrogels, and also have important guiding significance for the design and function development of new hydrogels.
工程水凝胶是具有高强韧和多功能特性的新型水凝胶材料，在功能器件、生物医学及组织工程等领域已展现出广泛的应用前景。粘弹性是工程水凝胶材料最典型的力学响应特征之一，同时也是影响其设计和工程应用的一项关键性能指标。针对复杂环境条件下工程水凝胶材料粘弹性性能和微观机理研究等方面的不足，本项目拟搭建湿热环境下水凝胶类材料粘弹性性能的压痕实验平台，并发展相应的准静态和动态压痕实验分析理论和参数识别表征方法，实现在热-湿-力多场耦合载荷作用下工程水凝胶材料粘弹性性能的定量表征；以此为基础，结合水化实验和微观观测等手段，表征典型工程水凝胶材料在湿热环境下的微结构特征、水化性能和静动态粘弹性性能，分析和揭示这类材料在热-湿-力多场耦合载荷作用下的粘弹性变形响应机制。本项目的实施将有助于增进对工程水凝胶材料粘弹性力学行为的科学理解，对于新型水凝胶材料的设计和功能开发也具有重要的指导意义。

结项摘要

水凝胶是当前软物质力学领域重要的研究对象，开展水凝胶类软湿材料物理和力学性能的研究对于促进其在功能器件、生物医学及组织工程和绿色能源与环境工程等领域的应用具有重要的意义。针对复杂湿热环境条件下工程水凝胶类实验表征和微观机理研究等方面的不足，本项目旨在搭建适用于水凝胶类软湿材料的湿热环境压痕实验测试平台，并发展相应的粘弹性压痕实验分析理论和参数识别方法；以此为基础，结合压痕实验、水化实验和微观观测等手段，开展典型工程水凝胶材料在湿-热-力多场耦合载荷作用下的粘弹性变形响应机制研究。本项目的研究结果对于提高水凝胶类软湿材料的实验测试能力和水平，更加全面地认识和理解这类材料的变形响应机制均具有重要的指导意义。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
Transient analysis of diffusion-induced stress for hollow cylindrical electrode considering the end bending effect
考虑端部弯曲效应的空心圆柱电极扩散应力瞬态分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    ACTA MECHANICA
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Wang Xingquan;Liu Xia;Yang Qingsheng
  • 通讯作者：
    Yang Qingsheng
Effect of mineral admixtures on the properties of grouting materials made from a ternary complex system
矿物掺合料对三元复合体系灌浆材料性能的影响
  • DOI：
    10.1680/jadcr.18.00175
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Advances in Cement Research
  • 影响因子：
    2
  • 作者：
    Xianjun Li;Jianying Hao;Qiang Zhang
  • 通讯作者：
    Qiang Zhang
Extracting the isotropic uniaxial stress-strain relationship of hyperelastic soft materials based on new nonlinear indentation strain and stress measure
基于新的非线性压痕应变和应力测量提取超弹性软材料的各向同性单轴应力应变关系
  • DOI：
    10.1063/1.5063384
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    AIP Advances
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Zhang Qiang;Li Xianjun;Yang Qingsheng
  • 通讯作者：
    Yang Qingsheng
Impact behavior of concrete-filled steel tube with cruciform reinforcing steel under lateral impact load
横向冲击荷载作用下十字形钢筋钢管混凝土冲击性能
  • DOI：
    10.1016/j.engstruct.2021.113104
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Engineering Structures
  • 影响因子：
    5.5
  • 作者：
    Zhu Xiang;Kang Miao;Fei Yifan;Zhang Qi;Wang Rui
  • 通讯作者：
    Wang Rui
A novel mechanical metamaterial with tailorable Poisson's ratio and thermal expansion based on a chiral torsion unit
一种基于手性扭转单元的具有可定制泊松比和热膨胀的新型机械超材料
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Smart Materials and Structures
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Jiahao Li;Qingsheng Yang;Ning Huang;Ran Tao
  • 通讯作者：
    Ran Tao

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其他文献

鄱阳湖流域水沙时空演变特征及其机理
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  • 发表时间：
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    --
  • 作者：
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    --
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    于晓辉;张强
  • 通讯作者：
    张强

其他文献

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张强的其他基金

耗散和色散混合耦合型腔光力系统的实验研究
  • 批准号：
    12174232
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    61 万元
  • 项目类别：
    面上项目
基于腔光力系统的高灵敏度加速度传感机制及器件制备研究
  • 批准号：
    11804208
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    2018
  • 资助金额：
    23.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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