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1. 研究目的与意义(文献综述)
材料是世界万物的基石,同时也是人类赖以生存和发展的物质基础。传统的金属或者无机非金属材料,密度大且十分笨重,灵活性非常差,难以实现复杂多变的运动形式。因此,开发各种智能化材料已经成为大势所趋[1]。
智能材料 ,也称为响应材料,是具有一种或多种特性的合成材料,这些特性可以通过外部刺激以受控方式显著改变,例如应力,温度 [2],湿度, ph[3],电场或磁场 ,光照[4]或化学物质。 智能材料是许多应用的基础,包括传感器和致动器 、人造肌肉 等,特别是在电活性聚合物 (eap)应用方面有广泛的应用。
地球上的所有生物都是由理想的有机或者无机材料所构成。从机械和材料的角度看,仅仅依靠这样少量的材料,就能实现自然生物体各种灵活多变的运动形式,是不可思议的。因此催生了仿生材料学这一材料科学的重要分支。仿生材料指仿造生物体的结构或者性能而开发出来的一种材料。对材料的仿生设计,不仅仅要模拟出生物体的结构,更重要的是要模拟出其性能。仿生材料最大的特点是可设计性,人们从自然界的动植物行为中得到启发,并且探究其功能原理,最终根据其原理设计出相应的结构来实现类似功能。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备:以明胶作为基体,capo4作为基体,采用挤出式3d打印的方法制备仿生水凝胶。
材料表征:对制得的水凝胶进行形貌结构、成分表征和光学性能测试,通过sem、tem、xrd、ftir、raman、tg-dsc、xps等表征手段对其形貌结构及元素构成进行分析。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
第4-9周:按照设计方案,制备仿生纳米线,并将仿生纳米线分散至水凝胶中进行3d打印进行矿化。
第10-12周:表征仿生水凝胶的结构和性能。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]肖安冬, 马天宇. 多学科交叉,共话智能材料——智能材料前沿分论坛侧记 [j]. 中国材料进展, 2019,38(10): 960-1.
[2]shi y, ma c, peng l, et al. conductive “smart” hybrid hydrogelswith pnipam and nanostructured conductive polymers [j]. advanced functionalmaterials, 2015, 25(8): 1219-25.
[3]jamali a, moghbeli m r, ameli f, et al. synthesis andcharacterization of ph-sensitivepoly(acrylamide-co-methylenebisacrylamide-co-acrylic acid) hydrogelmicrospheres containing silica nanoparticles: application in enhanced oilrecovery processes [j]. journal of applied polymer science, 2020, 137(12):48491.
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