Skip to main content
Erschienen in: Cellulose 2/2020

04.11.2019 | Original Research

Fabrication of ultrastiff and strong hydrogels by in situ polymerization in layered cellulose nanofibers

verfasst von: Xianpeng Yang, Subir K. Biswas, Hiroyuki Yano, Kentaro Abe

Erschienen in: Cellulose | Ausgabe 2/2020

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Integrating high stiffness, strength, and toughness on par with those of soft tissues into synthetic hydrogels is extremely challenging. We have proposed a method to overcome this problem: in situ polymerization of a polymer matrix in layered cellulose nanofibers. In an attempt, ionically cross-linked poly(acrylamide-co-acrylic acid) is fabricated in a wet cellulose nanofiber cake. The resulting hydrogels, called ionically cross-linked nanocomposite (ICN) hydrogels, exhibit a readily adjustable elastic modulus (11.9–190.0 MPa) and high fracture strength (generally > 10 MPa), which are comparable with those of skin and ligament. The high frictional force between the cellulose nanofibers and matrix is responsible for the stiffness of ICN hydrogels; while the tough matrix and weak direct interfibrillar interactions enable good stretchability. We expect that various kinds of cellulose nanofiber/polymer nanocomposite hydrogels with excellent mechanical properties and/or other features can be fabricated by simply changing the monomers.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
Zurück zum Zitat Abe K, Iwamoto S, Yano H (2007) Obtaining cellulose nanofibers with a uniform width of 15 nm from wood. Biomacromol 8(10):3276–3278CrossRef Abe K, Iwamoto S, Yano H (2007) Obtaining cellulose nanofibers with a uniform width of 15 nm from wood. Biomacromol 8(10):3276–3278CrossRef
Zurück zum Zitat Meyers MA, Chen P-Y, Lin AY-M, Seki Y (2008) Biological materials: structure and mechanical properties. Prog Mater Sci 53(1):122CrossRef Meyers MA, Chen P-Y, Lin AY-M, Seki Y (2008) Biological materials: structure and mechanical properties. Prog Mater Sci 53(1):122CrossRef
Zurück zum Zitat Zhao X (2017) Designing toughness and strength for soft materials. Proc Natl Acad Sci 114(31):8138–8140CrossRef Zhao X (2017) Designing toughness and strength for soft materials. Proc Natl Acad Sci 114(31):8138–8140CrossRef
Metadaten
Titel
Fabrication of ultrastiff and strong hydrogels by in situ polymerization in layered cellulose nanofibers
verfasst von
Xianpeng Yang
Subir K. Biswas
Hiroyuki Yano
Kentaro Abe
Publikationsdatum
04.11.2019
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Cellulose / Ausgabe 2/2020
Print ISSN: 0969-0239
Elektronische ISSN: 1572-882X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10570-019-02822-1

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2020

Cellulose 2/2020 Zur Ausgabe