自组装脂质水凝胶冰模板法构建软层状固体泡沫：结构组织决定力学性能
软凝聚态物质
2019-07-22 v1
摘要
冰模板法（亦称冷冻铸造）是一种利用冰的单向结晶从胶体溶液中构建大孔材料结构的工艺。通常应用于无机与聚合物材料，我们在此将其用于铸造软自组装物质为海绵状固体泡沫。将冰模板法用于铸造软物质通常仅限于聚合物。在聚合物水凝胶的情形中，交联确保了其对冰模板法所采用的苛刻条件（低至 -80{\textdegree}C 的快速冷却）的良好稳定性。然而，由弱相互作用（如物理凝胶中）维系在一起的软体系的冷冻铸造尚未被探索，因为非平衡条件可能轻易破坏自组装物质的纳米与宏观尺度组织，导致力学性能的惨重损失。这是一般性假设，还是物理凝胶结构与冰模板后大孔固体性能之间存在更具体的关系，是本文所探讨的问题。我们比较两种自组装脂质水凝胶，其化学组成类似、环境条件下弹性性能相近，但结构不同：各向同性纠缠的自组装纤维对比异质脂质层状相。我们的结果表明，两种材料在冷冻铸造前与后均保持相同相态（纤维状与层状），但力学性能截然相反：纤维状水凝胶提供脆性的、高度各向异性的大孔纤维固体，而层状水凝胶提供软的、海绵状的固体泡沫，其各向同性杨氏模数为数 kPa，与某些软活体组织处于同一数量级。
引用
@article{arxiv.1907.08393,
title = {Soft lamellar solid foams from ice-templating of self-assembled lipid hydrogels: organization drives the mechanical properties},
author = {Ghazi Ben Messaoud and Niki Baccile and Ghazi Messaoud and Thomas Zinn and Francisco Fernandes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.08393},
year = {2019}
}
备注
Materials Horizons, cRoyal Society of Chemistry, 2019