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pegda基固态电解质的制备及其性能研究

PEGDA基固态电解质的制备及其性能研究

作者：朱宝山哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着各种便携式电子产品的性能不断提升,特别是电动汽车、大规模储能技术的快速发展,应用设备对储能电池的能量密度、循环寿命、安全性等提出了越来越高的要求。全固态锂电池具有高能量密度、高安全性,被认为是最具竞争力的下一代储能... 详细信息

随着各种便携式电子产品的性能不断提升,特别是电动汽车、大规模储能技术的快速发展,应用设备对储能电池的能量密度、循环寿命、安全性等提出了越来越高的要求。全固态锂电池具有高能量密度、高安全性,被认为是最具竞争力的下一代储能电池。然而,没有电解液的浸润导致电极内部锂离子传输性能差,固态电解质与电极界面兼容性差导致界面阻抗过高,这些问题严重影响全固态锂电池的倍率性能和循环稳定性。本工作采用pegda基固态电解质,分别从电极内部修饰改性和电解质膜本体改性方向入手,提高全固态电池的整体性能。通过在正极材料中进行pegda基固态电解质掺杂的方式制备了复合正极材料,以解决Li在电极内部传输速率慢的问题。复合正极材料表现出良好的性能,其中掺杂比例10%的LFP-10样品的锂离子扩散系数达到了4.91×10 cms,较原始磷酸铁锂(Li Fe PO)提高了13.4倍。同时电极材料的倍率性能显著提高,在5C倍率下的平均放电比容量为79.75 m Ah g,甚至在10C的高倍率下仍有32.48 m Ah g的平均放电比容量。离子传输性能的提高为全固态电池的应用奠定了基础。另外,对于固态电解质所用聚合物基体pegda的改性工作,主要集中在两大方面。(1)针对pegda柔韧性不佳的问题,引入另一种聚合物PEO(聚环氧乙烷)加以解决,并确定了两者1:5的质量比。(2)针对聚合物基体离子电导率较低,引入合成的无机陶瓷填料LAZP及增塑剂SCN(丁二腈)改善电解质的离子导电性。性能最优的PP15-30-SCN样品有8.50×10 S cm的室温离子电导率和0.43的锂离子迁移数。使用复合电解质组装了全固态锂离子电池,并在60℃下进行充放电测试。PP15-30-SCN的极化明显减小,电池在0.1-2C的电流密度下均能稳定循环,1C时的平均放电比容量为111.78 m Ah g。同时在0.5C下进行70余次长循环后仍有大于99%的容量保持率。

关键词：全固态电池固态电解质正电极 pegda 电化学

pegda晶胶介质的制备及对Cu（Ⅱ）、染料的吸附研究

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PEGDA晶胶介质的制备及对Cu（Ⅱ）、染料的吸附研究

作者：朱志飞齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着现代工业的不断发展,水污染问题变得越来越突出。水中污染物种类繁多,其中重金属离子、染料等污染物危害性极大、污染范围广,不仅影响水生生态系统,还严重影响人们的日常生活和身体健康。因此,如何有效的去除水中的重金属离子和染... 详细信息

随着现代工业的不断发展,水污染问题变得越来越突出。水中污染物种类繁多,其中重金属离子、染料等污染物危害性极大、污染范围广,不仅影响水生生态系统,还严重影响人们的日常生活和身体健康。因此,如何有效的去除水中的重金属离子和染料等问题亟待解决。晶胶介质因其绿色环保、高孔隙度、可控的孔径大小、大的比表面积、良好的机械稳定性和化学稳定性等优点,被广泛认为是具有巨大前景的优良吸附剂材料。本研究以聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)为基础单体,分别与烯丙稀缩水甘油醚(AGE)、马来酸酐(MA)共聚,制备了两种晶胶介质材料p(pegda-co-AGE)-IDA和p(pegda-co-MA),通过吸附法去除水中的重金属离子(如Cu(Ⅱ))和染料(如亚甲基蓝(MB)、结晶紫(CV))。详细的研究内容如下。以聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)、烯丙基缩水甘油醚(AGE)作为共聚单体,N,N亚甲基双丙烯酰胺(MBAAm)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,四甲基乙二胺(TEMED)为加速剂,去离子水作为致孔剂来合成p(pegda-co-AGE)晶胶介质。通过亚氨基二乙酸(IDA)改性得到了预期的晶胶介质p(pegda-co-AGE)-IDA。研究了单体浓度、交联剂含量等对其性能的影响。然后探究了AGE含量、p H对吸附Cu(Ⅱ)的影响。结果表明,p(pegda-co-AGE)-IDA对Cu(Ⅱ)的最大吸附量为76.49 mg/g,等温吸附模型符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级动力学模型,经过5次吸附-解吸循环后吸附量仍能达到57.85 mg/g。以聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)、马来酸酐(MA)作为功能单体,N,N亚甲基双丙烯酰胺(MBAAm)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,四甲基乙二胺(TEMED)为加速剂,去离子水作为致孔剂来合成p(pegda-co-MA)晶胶介质。研究了单体浓度、交联剂含量等对其性能的影响。研究表明,在p H为7时,p(pegda-co-MA(30%))晶胶介质对MB和CV的吸附量分别为447.7 mg/g和290.1 mg/g。等温吸附模型均符合Langmuir模型,吸附动力学均符合准二级动力学模型,吸附热力学证明吸附过程是放热反应。通过恢复研究验证了p(pegda-co-MA)晶胶介质具有良好的重复使用性。

关键词：重金属染料晶胶介质吸附 pegda

基于pegda修饰的高效稳定钙钛矿太阳能电池及其作用机理研究

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基于PEGDA修饰的高效稳定钙钛矿太阳能电池及其作用机理研究

作者：熊正红重庆大学

学位级别：硕士

从2009年发展至今,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池光电转化效率突飞猛进,已十分逼近已经商业化应用的单晶硅太阳能电池效率,成为下一代太阳能电池中最有力的竞争者。目前,钙钛矿太阳能电池中获得最高光电转换效率的器件结构为平面n-i-p... 详细信息

从2009年发展至今,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池光电转化效率突飞猛进,已十分逼近已经商业化应用的单晶硅太阳能电池效率,成为下一代太阳能电池中最有力的竞争者。目前,钙钛矿太阳能电池中获得最高光电转换效率的器件结构为平面n-i-p正置结构,对于这种结构的器件而言,电子传输层不仅起着传输电子的作用,同时还作为钙钛矿活性层成核、生长基底。因此,其光学性能、电学性能以及形貌都对钙钛矿太阳能电池器件效率起着至关重要的作用。在各种电子传输层材料中,氧化锡(SnO)无疑是最好的选择。在氧化锡电子传输层的众多制备方法中,SnO纳米粒子胶体溶液旋涂法是最简单也是目前普适性最强的方法。但同样也面临多种问题:一方面,SnO纳米粒子易于团聚,不利于制备均匀且致密的电子传输层;再者,钙钛矿活性层组分选择多,不同组分之间能级有所差异,不同研究团队需要根据各自所采用的活性层组分优化氧化锡电子传输层能级;另一方面,SnO纳米粒子表面及钙钛矿活性层表面都含有大量缺陷,易导致非辐射复合损失。本文针对以上问题,引入寡聚物聚(乙二醇)二丙烯酸酯(pegda)修饰SnO纳米粒子,同时实现了抑制SnO纳米粒子团聚,增强电子传输层透光率、提高电子传输效率、钝化电子传输层/钙钛矿界面等作用,从而提升了钙钛矿太阳能电池光电转换效率及稳定性。具体研究内容和结论如下:(1)本论文首先研究了pegda修饰前后SnO前驱液中SnO纳米粒子团聚情况以及相应电子传输层的光学性能、电学性能变化情况。通过表征测试发现,pegda修饰后的SnO前驱液中SnO纳米粒子的团聚得到抑制;制备成电子传输层后,薄膜表面粗糙度下降,其形貌更加均匀致密,光学透过率提高;此外,pegda修饰后的电子传输层与本实验中采用的钙钛矿活性层(α-FAPbI)能级更加匹配,并通过进一步研究发现pegda分子中的C=O键与SnO中的Sn存在较强相互作用。(2)本论文进一步研究了pegda与基于FAPbI钙钛矿活性层之间的相互作用,并研究了基于pegda修饰后的SnO电子传输层上钙钛矿活性层的结晶性,发现基于pegda修饰后的SnO电子传输层基底有利于钙钛矿多晶薄膜结晶,钙钛矿薄膜的结晶度得到提升。同时制备的钙钛矿活性层形貌得到改善,薄膜表/界面处的孔洞减少,且电子传输层与钙钛矿活性层之间的接触更加紧密。进一步研究了基于pegda修饰后的SnO电子传输层与钙钛矿活性层之间的载流子传输能力,通过时间分辨荧光光谱(TRPL)证明了pegda修饰的SnO电子传输层对钙钛矿薄膜光生电子具有更高的提取效率。(3)本论文进一步研究了基于pegda修饰后的SnO电子传输层制备的钙钛矿太阳能电池的器件性能。首先对高效钙钛矿组分(α-FAPbI)器件的制备工艺进行了系统性优化,通过调节前驱体溶液浓度、前驱体溶液比例、钙钛矿活性层退火条件等,采用一步旋涂法获得了光电转换效率超过21%的钙钛矿太阳能电池器件。随后,采用pegda修饰后的SnO电子传输层基底制备钙钛矿太阳能电池,光电转换效率进一步提升,最佳PCE达到23.31%,且器件迟滞明显减小;更重要的是,通过测试发现基于pegda修饰后的SnO电子传输层制备的钙钛矿太阳能电池的光照、水氧等环境稳定性均得到提升。本论文为制备均匀改性SnO电子传输层提供了新的技术路线,对于高效、稳定钙钛矿太阳能电池的制备及大规模生产具有一定借鉴意义。

关键词：钙钛矿太阳能电池电子传输层氧化锡 pegda α-FAPbI3

RGD/pegda/透明质酸互穿网格水凝胶的制备及作为药物载体的研究

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RGD/PEGDA/透明质酸互穿网格水凝胶的制备及作为药物载体的研究

作者：陈辉云南大学

学位级别：硕士

聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)是PEG众多衍生物中的一种,是经美国食品药物监督管理局批准的可用于临床的聚合物,但由于自身具有较高的细胞毒性,以及较差的降解性,限制了其在生物医学领域的进一步应用。透明质酸(HA)作为人体体液最重要的成... 详细信息

聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)是PEG众多衍生物中的一种,是经美国食品药物监督管理局批准的可用于临床的聚合物,但由于自身具有较高的细胞毒性,以及较差的降解性,限制了其在生物医学领域的进一步应用。透明质酸(HA)作为人体体液最重要的成分之一,不仅具有较强的亲水性、生物相容性以及生物降解性,而且HA的结构中含有多个亲水性基团(-OH),可以与pegda形成氢键进行物理交联,增强pegda与HA结合,改善pegda自身的不足之处。而精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三肽(Arg-Gly-Asp,RGD)可以与多种整合素蛋白进行特异性识别,用来对药物载体进行修饰,可以制备出具有较强细胞粘附性以及靶向于肿瘤部位的纳米水凝胶给药系统,RGD的氨基(-NH)和羧基(-COOH)可与HA和pegda形成氢键进行物理交联。本研究制备了RGD/pegda/HA互穿网格水凝胶。并利用水凝胶的高孔隙率,将紫杉醇(PTX)胶束分散其中,制备出RGD/pegda/HA/PTX纳米水凝胶药物递送系统。此载药系统极大程度上改善了pegda的高细胞毒性以及低降解率,对负载药物进行缓释。主要的研究内容及结论如下:1、在液相条件下合成RGD三肽,FT-IR、HNMR表征了合成过程。在紫外光照下,采用光交联剂2959使pegda发生自由基聚合,并与HA和RGD通过氢键形成交联,制备RGD/pegda/HA互穿网格水凝胶,研究显示,HA含量为4mg/m L、光交联剂2959含量为1ω/w%时为最佳的成胶比例。HA的引入使得水凝胶的溶胀率由61.91%增加到82.32%,自降解率上升了30%左右。2、采用溶剂挥发法制备模型药物紫杉醇(PTX)胶束,并将PTX胶束分散到互穿网格水凝胶中得到RGD/pegda/HA/PTX药物递送系统。紫外可见光分光光度计确定PTX胶束的包封率为63.75%,载药率为5.80%,激光粒度仪测定PTX胶束的平均粒径为131 nm。研究发现,该药物递送系统可通过氢键等分子间相互作用吸附纳米胶束在凝胶的空隙内实现载药,并提高胶束的稳定性。3、体外释放实验表明,在模拟人体肿瘤环境p H=5.0时,RGD/pegda/HA/PTX水凝胶载药系统,相比于p H=6.5和p H=7.4,具有较好的药物释放及缓释效果,72h的药物释放率约为66.5%,符合药物递送系统在肿瘤酸性生理条件下,较高药物累积释放的特点。人卵巢癌SK-OV-3细胞实验表明:纯pegda水凝胶的细胞毒性约为70%,pegda/HA水凝胶的细胞毒性下降到40%,而RGD的加入对细胞毒性无明显影响。实验也表明,RGD/pegda/HA/PTX药物递送系统在24 h时的细胞毒性略低于游离的PTX,在72 h时,与游离的PTX细胞毒性相当。证明RGD/pegda/HA互穿网格水凝胶是一种优良的PTX药物载体,在肿瘤治疗方面具有应用的潜力。

关键词：药物递送系统 pegda RGD 透明质酸互穿网格结构

多糖介质中分散聚合法合成P(pegda)凝胶微球

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功能材料 2011年第B6期42卷 398-400,404页

作者：谭帼馨廖景文宁成云张林广东工业大学轻工化工学院广东广州510006 华南理工大学材料学院广东广州510641

以聚乙二醇双丙烯酸酯(pegda)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,在一定比例的壳聚糖多糖介质中,用分散聚合法制备P(pegda)凝胶微球。采用傅立叶红外光谱仪及扫描电镜对... 详细信息

以聚乙二醇双丙烯酸酯(pegda)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,在一定比例的壳聚糖多糖介质中,用分散聚合法制备P(pegda)凝胶微球。采用傅立叶红外光谱仪及扫描电镜对微球成分和形貌进行了表征,并研究了反应时间、反应温度、KCl用量和分散剂用量对微球粒径影响,实验结果表明,反应时间24h、反应温度在70℃、KCl用量及分散剂用量分别为单体的20%和2%时,能制备出成球性好分散性较好的微米级凝胶微球。

关键词：分散聚合 pegda 壳聚糖凝胶微球

pegda的光固化打印性及其在制剂中的应用

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PEGDA的光固化打印性及其在制剂中的应用

作者：周艳君浙江工业大学

学位级别：硕士

光固化打印采用特定波长的紫外光将聚合物单体层层固化交联,是一种精度高,效率快的3D打印技术,在医药领域有广泛应用前景。但是内部结构和外部结构对光固化材料和光固化打印条件有不同的要求,目前未有研究对内外结构的光固化可打印性开... 详细信息

光固化打印采用特定波长的紫外光将聚合物单体层层固化交联,是一种精度高,效率快的3D打印技术,在医药领域有广泛应用前景。但是内部结构和外部结构对光固化材料和光固化打印条件有不同的要求,目前未有研究对内外结构的光固化可打印性开展系统地比较和研究。本论文选择生物相容性聚合物材料为光固化单体,研究材料处方和工艺参数对内部结构和外部结构成型性的影响,评价光固化打印用于制备个性化载药植入体和生理管道模型的可行性。以聚乙二醇二丙烯酸酯（pegda）为光固化单体,打印三维模型,分别研究打印材料处方对内外两种不同结构的成型性、打印精度和机械性质的影响。结果表明:光吸收剂的加入可促进内部结构的成型性;当柠檬黄浓度为0.25 mg/m L时,内部竖管（Ф=1.5 mm）的打通率最高（64.4%）。pegda浓度对打印带精细内部结构和外部结构模型的影响不同。当pegda浓度为100%时,凸锥（Ф=1.0 mm）的打印高度最大（2.53 mm）。所以打印外部结构的优化处方Rx-I为100%pegda。当pegda浓度为75%,柠檬黄浓度为0.25 mg/m L时,内部竖管和横管的打印精度和完整性最佳。所以打印内部结构的优化处方Rx-Ⅱ为75%pegda+0.25 mg/m L柠檬黄。PEG300作为增塑剂对打印体的打印精度和机械强度均有影响。当PEG300用量为20%时,凸锥（Ф=1.0 mm）的打印高度最大（2.58 mm）,机械强度和延展性（抗拉强度为6.3 MPa,断裂伸长率为10.5%）适于制备植入体,所以打印植入体的优选处方Rx-Ⅲ为pegda:PEG300=80:20。基于上述优化处方,进一步研究工艺参数对内外结构的打印精度、固化程度和打印效率的影响。结果表明:层高对内外部结构的打印性有不同的影响。当层高为0.02 mm时,凸锥（Ф=0.75 mm）的打印高度最大（2.36 mm）;当层高为0.05mm时,横管（Ф=1.0 mm）和竖管（Ф=1.0 mm）的打通率最大（均为100%）。曝光时间对样品附着性和固化程度均有较大影响。当底层曝光时间30-90 s时,打印样品（高6 mm的圆柱）与打印平台间附着性良好,没有样品在打印过程中掉落。为保证样品的完全打印,优化的底层曝光时间为60 s。当其它层曝光时间为4-12 s时,打印样品均有良好的固化程度。但是,随着曝光时间增大,打印时间明显延长,样品硬度明显增大。综合考虑打印效率和样品强度,其它层曝光时间优选8s。Rx-I打印的立方体样品的质量为166 mg,硬度为106.8 N。Rx-Ⅱ打印的立方体样品质量为144.8 mg,硬度为28.4 N。以Rx-Ⅲ为打印材料,以双氯酚酸钠和布洛芬为模型药,打印多种形态的植入体,评价外观、生物力学行为和体外释药行为。结果表明:不同形状的植入体均外观良好,在表面受压的情况下,U形和弧形植入体具有良好的机械强度和弹性恢复性。生物学模拟结果表明,U形样品和弧形样品的模拟最大应力和最大应变分别出现在样品底部和上表面。模拟结果证明,两种典型植入体均具有良好的机械性质,可保证其在受压情况下形态完整。打印含10%水溶性双氯酚酸钠或10%水微溶布洛芬的植入体,结果表明不同形状的植入体均具有良好的可打印性和载药性。双氯酚酸钠植入体的体外释药呈24 h缓释,24 h累积释药率分别为:针形86.3%,T形78.8%,环形87.9%,U形83.7%和弧形85.0%。布洛芬植入体的体外释药可持续数天,24 h累积释药率分别为:针形102.6%,T形47.2%,环形70.1%,U形74.2%,弧形71.8%。以Rx-Ⅱ为打印材料,打印含多种内部结构管道的样品,研究不同形态内部管道的结构完整性和管道内流体动力学。结果表明:打印的血管样品、肺管样品和混合管道样品的内部管道均形态良好结构完整。对混合管道进行流体动力学模拟,结果表明:模拟总压沿流场方向从入口（212 Pa）向出口（1.3 Pa）逐渐减小。模拟湍流强度在流场中呈非均匀分布,最大湍流强度出现在两种液体相交的位置。模拟流速在流场中呈非均匀分布,最大速度出现在两种液体混合后的流场。

关键词：光固化打印 pegda 打印性载药植入体生理管道

Exendin4-pegda/HA矿化水凝胶的制备及体外成骨作用的研究

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口腔医学研究 2020年第8期36卷 731-735页

作者：王岩松刘建林陈晓霞白姝婷广州中医药大学深圳医院广东深圳518034

目的:制备一种负载具有诱导成骨分化作用Exendin4的高强度pegda/HA矿化水凝胶。方法:通过光聚合反应制备pegda水凝胶,用原位沉淀法制备pegda/HA矿化水凝胶,通过凝胶吸附作用将Exendin4载入。探讨不同钙磷浓度对pegda/HA水凝胶强度影响,... 详细信息

目的:制备一种负载具有诱导成骨分化作用Exendin4的高强度pegda/HA矿化水凝胶。方法:通过光聚合反应制备pegda水凝胶,用原位沉淀法制备pegda/HA矿化水凝胶,通过凝胶吸附作用将Exendin4载入。探讨不同钙磷浓度对pegda/HA水凝胶强度影响,检测Exendin4的载药量,体外释放及Exendin4-pegda/HA体外生物相容性和成骨活性。结果:pegda/HA矿化支架具有疏松多孔结构,较高的力学强度;在20 d内展现出良好缓释曲线;细胞实验显示该高强度水凝胶具有良好的生物相容性和较高的成骨活性。结论:高强度Exendin4-pegda/HA水凝胶在骨样组织再生过程中展现良好的成骨活性,有作为骨组织修复生物材料的潜力。

关键词： Exendin4 pegda 矿化水凝胶缓释

基于烯—巯基Click反应pegda光固化树脂制备及其性能

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基于烯—巯基Click反应PEGDA光固化树脂制备及其性能

作者：朱雅芝浙江工业大学

学位级别：硕士

聚乙二醇二丙烯酸酯（pegda）的结构中含有两个双键端基,作为具有一定生物相容性的聚合物,其价格相对较低,产品成熟度高,因而具有较高的商业利用价值,常被用做生物医用光固化材料的聚合单体,主要用于制备水凝胶、光固化树脂并应用于载... 详细信息

聚乙二醇二丙烯酸酯（pegda）的结构中含有两个双键端基,作为具有一定生物相容性的聚合物,其价格相对较低,产品成熟度高,因而具有较高的商业利用价值,常被用做生物医用光固化材料的聚合单体,主要用于制备水凝胶、光固化树脂并应用于载药缓释、组织工程材料等领域。但是该材料目前仍存在一些问题,一方面是由于pegda自身的高亲水性会导致细胞在材料表面难以附着;另一方面是水凝胶由于自身的结构特点导致其基本的力学性能往往较弱;而且目前关于pegda在光固化树脂方面的应用仍比较少,从而限制了pegda在生物医用领域的进一步发展。因此,利用紫外光固化技术制备一种力学性能优异同时具有较好生物相容性的pegda光固化树脂是迫在眉睫的。在本文中,我们提出了一种具有优异力学性能和良好生物相容性的新型光固化树脂的制备思路,主要是通过紫外光固化技术结合烯-巯基的点击化学反应实现,并对光固化树脂的力学性能、生物相容性及高精度图案化的制备进行了详细的表征,具体可以分成如下两部分:本文第一章的工作阐述了新型pegda光固化树脂的制备及探究了其力学性能的影响。具体而言,我们将PCL衍生聚合物引入pegda光固化树脂体系中,通过烯-巯基点击化学反应使得反应单体与交联剂四（3-巯基丙酸）季戊四醇酯（PETMP）在紫外光辐照下快速形成交联网络。整个反应过程条件温和且高效,巯基作为交联剂,在保证了材料力学性能的前提下还解决了小分子残留的问题。通过热性能和力学性能的实验表征分析可以发现本文制备的光固化树脂表现出了更好的柔韧性,尤其是随着PCL链段含量的增加（从0到38.0%）,其拉伸强度最高可从0.62 MPa提高到3.10 MPa,杨氏模量从1.39 MPa提高到了9.22 MPa。因此证实该光固化树脂力学性能得到了有效地提高。然而,随着光固化技术的快速发展,要将其应用于生物医用领域,对于生物医用材料的制作精度、生物相容性等参数有了更高的要求。因此,本文的第二章在上一章研究的基础上对制备的光固化树脂进行了初步的生物相容性试验以及高精度图案化的制备。结果表明添加了PCL衍生物的光固化树脂的细胞增殖、细胞毒性及溶血率等方面都得到明显改善,表现出了良好的生物相容性。此外,本章成功制备出了高精度（最小μm）的图案,为其在组织工程支架方面的应用提供了一定的研究基础。本文基于烯-巯基点击化学反应制备的光固化树脂具有优异的力学性能、良好的生物相容性以及可高精度图案化等优势,在生物医用材料和组织工程支架的制备方面具有重用的应用价值。

关键词：点击化学 PCL pegda 力学性能生物相容性

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基于pegda的响应性光子晶体构筑及应用

基于PEGDA的响应性光子晶体构筑及应用

作者：常屏南大连理工大学

学位级别：硕士

光子晶体是一类由不同折射率的介质周期性排列形成的新型材料,其光子带隙这一特殊性能使其能够对光的传播进行调控。然而对于传统光子晶体来说其周期性结构是固定的,难以实现对光子晶体反射光谱的可逆调控。响应性光子晶体是将响应性聚... 详细信息

光子晶体是一类由不同折射率的介质周期性排列形成的新型材料,其光子带隙这一特殊性能使其能够对光的传播进行调控。然而对于传统光子晶体来说其周期性结构是固定的,难以实现对光子晶体反射光谱的可逆调控。响应性光子晶体是将响应性聚合物与光子晶体相结合,得到一类微观结构具备响应性能的新型材料,其结构可以在外界刺激作用下发生形变。因为响应性光子晶体具备结构上的响应性能,其反射峰强度和位置也能够通过外界刺激进行调控。本文使用SiO构建蛋白石光子晶体模板,填充聚合物单体的前驱液后使用去模板法分别制备了热、近红外光响应性的反蛋白石光子晶体,探讨了材料在信息存储、图案显示等领域的应用。首先,本文制备了聚乙二醇(600)双丙烯酸酯(pegda)和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(PUA)的热响应光子晶体。该光子晶体具备压力编辑及温度触发恢复性能。向光子晶体中掺杂荧光染料后,检测到光子晶体对染料的发光强度存在抑制作用,抑制效果达到83%,且该抑制作用可以通过压力和温度控制进行可逆调控。在材料表面进行图案压印后,在自然光、荧光条件下观察到了多重图案。其次,本文向pegda-co-PUA光子晶体体系中掺杂一系列近红外吸收材料,制备近红外光响应的光子晶体。该光子晶体具备压力编辑和近红外光触发恢复性能,其结构能够在压力作用下发生塌陷并在该形变状态下保持稳定,使用980 nm激光照射后能够在7 s内恢复到原始状态(激光功率密度为6.0 W/cm),实现了光子晶体结构在有序和形变状态间的可逆转变。不仅如此,材料表面还可以使用激光书写和图章压印的方式进行图案的反复写入和擦除,实现了一种双向可擦写的性能。该光子晶体的响应条件为“非接触式”的光刺激,拓展了材料在先进光学器件、信息存储等领域的应用。最后,本文制备了丙烯酸异冰片酯(IBOA)和聚乙二醇(600)双丙烯酸酯(pegda)的热响应光子晶体。在拉伸力的作用下,该光子晶体的结构能够发生形变并稳定在多个形变状态,加热后光子晶体的结构能够恢复到原始状态,实现了多个稳定结构间的结构重筑。向光子晶体中掺杂荧光染料后,不同形变状态下的光子晶体实现了对荧光染料发光强度的多重调控,最大抑制效果达到63%。在材料表面进行图案化、微图案化处理后,在光学显微镜、荧光显微镜下观察到了精度达到100μm的边界清晰、对比强烈的多重微图案,证明材料在防伪、显示等领域具备良好的应用前景。

关键词： pegda 响应性光子晶体荧光染料发光调控光子晶体图案化多重结构重筑