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Tough PEGgels by In Situ Phase Separation for 4D Printing

Wang, Zhenwu ORCID iD icon 1; Heck, Matthias 2; Yang, Wenwu 3; Wilhelm, Manfred 2; Levkin, Pavel A. ORCID iD icon 1,4
1 Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Institut für Organische Chemie (IOC), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Polymer gels, consisting of cross-linked polymer network systems swollen by a solvent, show great potential in biomedicine, flexible electronics, and artificial muscles, due to their tissue-like mechanical properties. Due to the presence of a large amount of solvent, the improvement of the mechanical properties of the polymer gel is a challenge. Moreover, combining high toughness with useful properties, such as 3D printability or shape-memory, in one polymer gel system is even more challenging. In this study, a simple and efficient method is developed for the fabrication of tough polymer gels by polymerizing 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) in a mixture of poly(ethylene glycol) (PEG) and poly(propylene glycol) (PPG). The polymerized elastic networkpresents distinct compatibility with PEG (compatible) and PPG (poorly compatible), resulting in in-situ phase separation at the microscale. The resulting phase-separated gel demonstrates high strength (8.0 MPa), favorable fracture strain (430%), and large toughness (17.0 MJ m−3). The separated hard phasewith a high glass transition temperature (75 °C) endows the whole soft polymer gel with the property of shape memory at room temperature. ... mehr


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000158011
Veröffentlicht am 05.05.2023
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/adfm.202300947
Scopus
Zitationen: 15
Web of Science
Zitationen: 17
Dimensions
Zitationen: 24
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS)
Institut für Nanotechnologie (INT)
Institut für Organische Chemie (IOC)
Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2024
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1616-301X, 1057-9257, 1099-0712, 1616-3028
KITopen-ID: 1000158011
HGF-Programm 43.31.02 (POF IV, LK 01) Devices and Applications
Erschienen in Advanced Functional Materials
Verlag Wiley-VCH Verlag
Band 34
Heft 20
Seiten Art.-Nr.: 2300947
Vorab online veröffentlicht am 08.04.2023
Nachgewiesen in Dimensions
Web of Science
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