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具有结构各向异性的三维打印纳米胶体水凝胶的驱动( Actuation of Three‐Dimensional‐Printed Nanocolloidal Hydrogel with Structural Anisotropy )
A Gevorkian SM Morozova S Kheiri N Khuu H Chen E Young N Yan E Kumacheva cellulose nanocrystals hydrogel actuators photopatterning three‐dimensional printing
聚合物水凝胶具有可导致可逆形变的致动特性，在软机器人、药物传递系统、传感器和微流控设备等方面具有很好的应用前景。驱动是由于不同的水凝胶膨胀而发生的，通常是通过调节水凝胶组成来实现的。本文报道了一种不同的水凝胶驱动方法，它完全源于其结构各向异性。对于由纤维素纳米晶(CNCs)和甲基丙烯酰明胶形成的三维着色单层水凝胶，研究表明CNCs的剪切取向导致了水凝胶的各向异性力学和溶胀性能。当在水中溶胀时，平面水凝胶获得多个复杂的3D形状，这些形状是通过i）相对于水凝胶片上的形状改变CNC取向和ii）用剪切诱导和随机CNC取向区域对水凝胶进行图形化来实现的。该研究表明，基于结构各向异性的程度，同一水凝胶致动器可以产生多种形状。此外，还介绍了一种生物相容性纳米胶体油墨，该油墨具有剪切稀化和自收缩特性，可用于水凝胶驱动器的增材制造。单层三维着色纳米胶体水凝胶致动器仅由于结构各向异性而发生形变。通过改变纳米颗粒相对于水凝胶片的长轴的取向以及通过用致动区域和非致动区域对片进行图案化来触发可编程的形状变换。
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