类三明治结构界面优化的双层复合电纺膜制备及性能评价

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qyyqyy202
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
单一材料对组织缺损修复难以达到理想的效果,常常需要多种材料复合使用来提高效果。例如,亲水性材料如海藻酸钠(SA),丝素蛋白(SF)等亲水性植入物可以促进伤口愈合,促进干细胞募集和组织再生。虽然其生物相容性良好,但是在实际应用时容易遇水溶解无法维持其应有的形貌与功能。部分疏水性材料可以避免这一点并且拥有较好的力学性能,如聚乳酸(PLA),聚氨酯(PUR),聚已内酯(PCL)等。但是疏水性材料不利于细胞的生长与粘附也限制了其应用。因此,越来越多的研究者开始着手于研究亲疏水的复合材料。但是,由于亲水性材料与疏水性材料之间的界面结合不良,因此存在亲水性材料与疏水性材料之间的密合性低的问题。寻找一种合适的工艺方法是结合它们优点的关键。静电纺丝在各个领域都显示出有潜力的应用前景,如医疗器械,过滤,食品工程等。通过制备复合电纺膜来结合不同性能的材料是一种简单可行的策略。聚乳酸(PLA)是一种生物相容性良好的人工合成的高分子材料。海藻酸钠(SA)有着止血,维持伤口缺损湿润的功能;聚乙烯醇(PVA)能赋予海藻酸钠静电纺丝成型的性能。纳米羟基磷灰石(n HAP)拥有良好的生物活性和成骨活性。本论文将PLA/n HAP作为疏水层,PVA/SA/n HAP作为亲水层,结合静电纺丝工艺来制备PLA/n HAP和PVA/SA/n HAP的复合双层纤维膜。为了提高复合双层纤维膜的界面结合力,基于三明治结构优化了复合双层纤维膜的界面。利用静电纺丝可以逐层纺丝的特点,交替纺两种不同的材料来将界面分为多层,A层为PLA/n HAP,B层为PVA/SA/n HAP,一个AB称为一个单元。将界面等分为几个AB单元,并将AB单元的数量从2提升至6。界面的总厚度不变,且总A与总B的质量比设定为1:1。我们的研究表明,亲水性和疏水性材料的界面结合力得到了改善。由于加强了界面结合,因此复合纤维膜的拉伸应力提高了约60%,特别是层间结合力提高了约370%。通过扫描电镜观察到,AB单元数增加时界面逐渐融合。从红外光谱的数据可以初步推断PLA/n HAP纤维更容易嵌入PVA/SA/n HAP层。此外,复合膜的亲水性和疏水性,热稳定性也得到改善。吸水率和SBF吸收率分别提高了200%和233%。通过激光共聚焦发现大鼠骨髓间充质干细胞在膜上可以良好地生长。通过碱性磷酸酶染色实验发现n HAP的加入可以促进碱性磷酸酶的表达。大鼠颅骨缺损修复实验表明复合纤维膜能在一定程度上促进颅骨缺损的修复。
其他文献
硫正极的理论比容量高达1672 m Ah/g,并且硫的自然储量丰富、无毒、绿色,被认为是非常有前景的下一代正极材料。然而,单质硫及其放电终产物Li2S2/Li2S具有难溶性和绝缘性,并且其放电中间产物Li2S8、Li2S6、Li2S4等长链多硫化锂在电解液中溶解度较高,这些特点导致硫正极在充放电过程中多硫化锂的转化动力学缓慢和“穿梭效应”,在电化学性能上表现为电池容量衰减快、倍率性能差。因此,研究
学位
放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)是上世纪90年代以来广泛研究的一种新型快速材料制备技术,SPS技术将等离子活化,压力和电流加热融为一体,具有升温时间快、保温时间短、冷却快、烧结组织均匀细小等优点,在轻金属、陶瓷、梯度功能材料、热电材料、铁电材料、纳米材料等方面应用广泛。目前,SPS的烧结致密化机理还没有统一的定论,一般认为由于直流脉冲电流的作用,而且烧结过程中
学位
活性氧物种(ROS)作为信号转导的主要信使之一,在维持生理功能时起着信号分子的作用,这一过程被称为氧化还原生物学。然而,过度的ROS产生会导致氧化应激从而损害DNA、蛋白质或脂质。因此,ROS水平的控制对细胞的氧化还原平衡至关重要。作为内源性ROS主要产地,线粒体丰富的肾脏细胞容易受到过量ROS所引起的急性肾损伤(AKI)。然而,由于肾小球滤过阈值(约6 nm),目前可用于AKI的抗氧化剂表现出有
学位
荧光玻璃(phosphor in glass,PiG)作为荧光转换材料广泛应用于发光二极管(Light Emitting Diode,LED)器件封装。然而,使用单一折射率结构荧光玻璃的芯片-封装材料-空气界面间的折射率跨度大,光在界面间传递时会产生很大的损耗,降低LED的出光效率。另外,荧光玻璃的烧结温度普遍较高,会降低荧光粉的光转换效率。针对上述问题,论文制备出梯度折射率结构的无铅硼锌系基质玻
学位
光子晶体光纤是一种截面具有二维周期性结构的特种光纤,广泛应用于光学和光子学领域。不同于传统光纤,光子晶体光纤通过结构参数的调整可以实现光纤导光性能的变化,这一特性在多个领域包括光学频率转换、光谱学、光学相干层析成像和生物医学等领域有着广泛的应用前景。利用光子晶体光纤结构可调的特点,对光纤色散进行调制并产生超连续谱是光子晶体光纤应用领域内的一大热点。本文介绍了光子晶体光纤的发展、特性、制备方法以及在
学位
压力校直是高速铁路中的无缝焊接钢轨的生产制造流程中的一个重要环节,也是提高钢轨平顺度的一种重要工艺。本文采用压力校直工艺对无缝焊接钢轨在焊接过程中因为剧烈的温度变化而产生的变形进行校直补偿。采用有限元仿真分析与数学建模相结合的方法建立了无缝焊接钢轨校直理论模型。提出了简化钢轨截面尺寸的补偿系数,结合最小二乘法和有限元分析建立了无缝焊接钢轨压力校直优化算法。由于钢轨的形态特征会影响支点间距,所以结合
学位
经过近二十年的发展,锂离子电池(LIBs)在全世界的能源领域已经占据重要地位,广泛应用于各种终端电子产品。然而传统石墨负极材料的比容量较低,导致其能量密度难以满足更高水平的需要,这也是限制当前LIBs发展的关键因素。因此研究人员致力于探寻高性能的新型负极材料,其中的两个重要代表是聚酰亚胺和硅(Si)材料。聚酰亚胺作为一种新型的共轭羰基聚合物电极材料,具有绿色环保、易于制备、循环稳定性好等优点。目前
学位
有机/无机柔性压电复合材料兼具了优异的机械柔性与高压电性能,可为柔性可穿戴器件、生物传感器等无源器件提供电力能源输出。以零维无机压电陶瓷粒子为压电功能材料的传统有机/无机压电复合材料存在应力与电荷传递效率低的挑战,继而会对材料的压电性能输出产生影响。为了提高材料的应力传递效率以及电荷迁移速率,本文制备了在空间具有3D网络分布的无机压电纤维毡,并且在无机压电纤维中嵌入导电的碳纳米管CNTs以增加其导
学位
碳化物陶瓷因其具备良好的力学性能,目前已经广泛应用于工业设计和制造中。值得注意的是,从MAX陶瓷相剥离出来的二维过渡金属碳化物(MXene)因其具有卓越的机械,摩擦方面性质引起研究学者的积极探索。碳化物陶瓷材料以及由碳化物陶瓷材料衍生发展而来的二维过渡金属碳化物材料还有很多性质未被研究,通过第一性原理计算,有助于更深入理解这类材料的物理化学性质,并有助于对后续实验设计提供理论指导。本文研究中,我们
学位
环氧片状模塑料(ESMC)是在以不饱和树脂为基体的片状模塑料(SMC)的基础上创新研究出来的一种新型的模压料,环氧片状模塑料复合材料具有优异的电绝缘性、耐热性、阻燃性以及机械强度,其机械性能可以与金属材料相比肩,因而广泛应用于汽车行业。目前汽车的轻量化成为大势所趋,所以环氧片状模塑料复合材料的密度是制约其发展的关键因素。因此对环氧片状模塑料的填料进行深入的实验研究十分迫切,研究制备适合密度以及力学
学位