微纳金属3D打印技术应用:AFM探针?

超声成像具有实时、低成本等优点,被广泛用于人体内部器官成像和血流测量,能够指导和检测医学治疗过程,显著提高了医疗的有效性。成像领域的进一步发展则依赖于弹性组织模型的开发,目前水凝胶、油凝胶和硅弹性体等材料常被用于制备弹性组织代用品。聚乙烯醇水凝胶因其高含水量、低摩擦性和生物相容性被广泛使用,其弹性与人体动脉的弹性相似,适合于构建与真实生物力学特征相似的动脉模型。然而,目前的水凝胶成型过程通常需要耗时的冻融过程,易出现结构变形等问题,且缺乏对模型硬度的精准控制。

近日,滑铁卢大学唐晓武教授/江南大学吴赟博士开发了一种缩水甘油醚和纤维素纳米晶组成的打印墨水,利用嵌入直接书写打印方式直接一步打印出了可超声成像的仿生动脉模型,打印模型显示出了优异的弹性和生物相容性,与超声成像具有良好的兼容性。在超声成像下,打印动脉模型中血液流动行为可用于模拟健康和动脉硬化的行为,有望在生物医学研究中得到广泛应用。这项工作以“Embedded

研究人员首先利用聚乙烯醇(PVA)和缩水甘油醚(GMA)在碱性条件下的酯化和开环聚合制备了光交联的PVAGMA。通过改变PVA和GMA的比例,制备了六种PVAGMA样品(图1)。单一PVAGMA溶液仅显示出有限的剪切变稀行为,而引入纤维素纳米晶(CNC)可以明显提高溶液的剪切变稀能力(图2)。

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因为高的理论容量,低的氧化还原电位,钠资源丰富并且价格低廉,逐渐成为当前能源领域的研究热点。然而,由于在反复电镀/剥离过程中钠枝晶的生长导致的低库伦效率及容量衰减等问题限制了钠金属电池的实际应用。MXene作为新型的二维层状材料,因其高的导电性,丰富的表面官能团,良好的亲水性等特点,在近年来受到了广泛的关注。到目前为止,MXene在钠金属负极的研究主要集中在Ti3C2(或Ti3C2Tx)及其衍生物上,其它MXene很少涉及。因此有必要尝试更多的MXene用于钠金属负极,同时利用原位、非原位测试以及计算相结合的手段系统深入的研究钠金属在MXene上沉积的电化学行为,提高钠金属负极电化学性能。

近日,郑州大学教授,副教授和新加坡科技与设计大学教授合作采用3D打印技术制备了三维分级多孔结构V2CTx/rGO-CNT微网格气凝胶作为钠金属负极电极。采用原位TEM和原位光学显微成像技术,非原位SEM表征及密度泛函理论模拟技术(DFT)研究了V2CTx MXene引导钠沉积的热力学和动力学行为机制。利用3D打印技术制备V2CTx MXene微网格结构应用于钠金属负极,具有以下特点:

(1)3D打印V2CTx/rGO-CNT分级多孔结构骨架具有大比表面积,可以有效降低电流密度以及提供丰富的钠金属成核位点,抑制钠枝晶。此外,3D打印可以方便的制备人工可调厚度,有效提高钠金属负极面容量。

(2)3D打印的V2CTx/rGO-CNT相互连通的导电骨架提高电子导电能力,分级有序人工多孔结构有效加速离子传输速率,提高反应动力学。具有一定机械强度的3D打印骨架为整个电极提供了强有力的支撑,保证在循环过程中电极的完整性。

(3)更加重要的是,V2CTx MXene具有丰富的官能团(-O,-F),通过DFT计算表明这些官能团和Na有强的结合能,比如F-Na之间的结合能是-/88188.html

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