研究成果《Ceramics International》报道课题组李睿等关于利用氮化硼纳米纤维改善PVA水凝胶性能方面的论文

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日期： 2018年11月27日

作者：Super User

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近日，河北工业大学氮化硼材料研究中心李睿等在《Ceramics International》上发表题为《Porous boron nitride nanofibers/PVA hydrogels with improved mechanical property and thermal stability》的研究论文。

PVA水凝胶具有好的化学稳定性，高的吸水性和高的生物抗衰老性，被广泛应用于各个领域，例如药物载体，药物释放，软骨替代，传感器，重金属离子吸附等。然而，类似于许多其他的传统水凝胶，PVA水凝胶机械性能差，限制了它的实际应用。向PVA基体中加入纳米添加物制备复合材料水凝胶是一种有效的策略来改善水凝胶的机械性能。至今，多种纳米材料包括碳基纳米材料、金属/金属氧化物纳米颗粒以及聚合物纳米填料例如羧酸化纳米晶纤维素、细菌纤维素被作为填料来改善PVA水凝胶的机械性能。多孔氮化硼纳米纤维作为一种新的一维BN纳米材料，具有低密度，大的比表面积、丰富的孔结构、优越的机械性能和强的化学稳定性能够被用于水处理、储氢、药物载体等。具有高长径比的一维纳米结构有利于在复合材料基体中形成网络交联结构而且多孔BN的表面缺陷和功能团-羟基有利于在聚合物基体中的分散和与聚合物基体的界面粘合。因此可以有效的传递变形过程中的载荷,提高机械性能。

通过将一维BN纳米纤维作为纳米填充物加入到PVA基体中，通过循环冻融的方法制备出了一种新型的BNNFs/PVA 复合材料水凝胶。结果表明添加BNNFs之后，水凝胶的机械性能被改善，当BNNFs添加量为0.5 wt%时，复合材料水凝胶的压缩强度较纯的PVA水凝胶相比增加了252%。BNNFs/PVA复合材料水凝胶的拉伸性能也得到了提高。当BNNFs添加量为1 wt%时，水凝胶拉伸强度增加了87.8%。此外，随着BNNFs添加量的增加，水凝胶的热稳定性和溶胀性能逐渐增加。该成果发表在Ceramics International 44 (2018) 22439–22444上。

DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.09.011

 

BNNFs/PVA复合水凝胶的示意图及其压缩和拉伸性能