Ученые напечатали на 3D-принтере прочные конструкции из альгиновой кислоты и оксида графена

Альгиновая кислота нередко применяется в биомедицинских проектах, однако гидрогели на основе этого вещества, как правило, получаются не слишком прочными. Добавление графена позволило сделать композитный материал прочнее и долговечнее – такое сочетание может лечь в основу других материалов, реагирующих на внешние стимулы. Подобные разработки могут особенно пригодиться в области экологических и морских исследований.

3D-печать по методу стереолитографии позволяет создавать конструкции повышенной прочности и сложной формы из альгиновой кислоты и оксида графена. Возможность изменять прочность материала также пригодится для создания динамических клеточных культур.

Ионные связи в полимерах альгината натрия обеспечивают способность материала реагировать на изменения окружающей среды. Эти связи достаточно прочны, чтобы удерживать элементы вещества, однако определенная химическая обработка позволяет их разбить. В частности, на основе этого принципа можно изготовить материалы, которые быстро разлагаются, когда в ходе химической обработки из них вымываются ионы. После удаления ионов образец разбухает и размягчается – затем его можно поместить в раствор ионных солей, чтобы он снова стал твердым. Исследователи обнаружили, что такая обработка позволяет изменять прочность материала в диапазоне более пятисот раз.

Ученые отмечают, что оксид графена изменяет механические свойства конструкций из альгиновой кислоты – композитные материалы значительно лучше противостоят образованию трещин, поэтому из них можно напечатать на 3D-принтере нависающие элементы. Кроме того, новый материал отталкивает масло, поэтому его можно использовать для покрытия морских конструкций, чтобы предотвратить скопление такого рода веществ.

Исследователи продолжают работу над композитным материалом из оксида графена и альгиновой кислоты – они намерены оптимизировать его свойства, найти эффективные способы массового производства и определить наиболее перспективные сферы применения.