Adhesives are made of polymers1 bec

Adhesives are made of polymers1 because, unlike other materials, polymers ensure good contact between surfaces by covering aspe- rities, and retard the fracture of adhesive joints by dissipating energy under stress2,3. But using polymers to ‘glue’ together poly- mer gels is difficult, requiring chemical reactions, heating, pH changes,ultravioletirradiationoranelectricfield4–7.Hereweshow that strong, rapid adhesion between two hydrogels can be achieved at room temperature by spreading a droplet of a nanoparticle solu- tionononegel’ssurfaceandthenbringingtheothergelintocontact with it. The method relies on the nanoparticles’ ability to adsorb ontopolymergelsandtoactasconnectorsbetweenpolymerchains, and on the ability of polymer chains to reorganize and dissipate energy under stress when adsorbed onto nanoparticles. We dem- onstrate this approach by pressing together pieces of hydrogels, for approximately 30 seconds, that have the same or different chemical properties or rigidities, using various solutions of silica nanoparti- cles, to achieve a strong bond. Furthermore, we show that carbon nanotubes and cellulose nanocrystals that do not bond hydrogels togetherbecomeadhesivewhentheirsurfacechemistryismodified. To illustrate the promise of the method for biological tissues, we also glued together two cut pieces of calf’s liver using a solution of silicananoparticles.Asarapid,simpleandefficientwaytoassemble gels or tissues, this method is desirable for many emerging tech- nologicalandmedicalapplicationssuchasmicrofluidics,actuation, tissue engineering and surgery. Very often, when brought into contact and pressed together, two pieces of an elastic gel do not stick and gel–gel friction is very low8. Incorporating supramolecular or covalent reversible bonds in poly- mers can produce gels that are self-adhesive9–11. However, manipulat- ing self-adhesive gels is not always practical. A solution could be to use supramolecular networks that are able to self-heal when cut into pieces12. Dispersing clay particles in polymer solutions or networks yieldsgelsthatcombinehighelasticityandtoughnesswithself-healing capabilities13,14.Insuchgels,theclayparticlesplaythepartofreversible crosslinks15,16.Nevertheless,self-healinggelscannotmeetallthedemands of gluing in assembly. At present, gluing gels or biological tissues requires complex methods, often involving in situ polymerization6,17 orelectrophoretictransportofpolymerstotheinterface5,7.Therefore,it isdesirabletofindnewwaysofgluingthatarepracticaland adaptable. Inspired by the physics of polymer adsorption, we propose to use nanoparticle solutions as an adhesive (Fig. 1). Thedesignprincipleissimple:toactasanefficientglue,theparticles must be adsorbed onto the gel surface. The surface of the particles must therefore exhibit an affinity with network chains, that is, the free energy gain, e, resulting from the adsorption of a monomer to the surface of a particle should be comparable with the thermal energy, kT(ref.18).Consideraparticleadsorbedontoasurfaceofagelhaving swelling degree Q, the swelling degree being defined as the ratio of the volume of the swollen gel to the volume of the dry network. The numberofadsorbedmonomerspernetworkstrand,n,canbeestimated using theoretical tools analogous to those developed for adsorption of
polymersolutions.Weexpectthattherearemanymonomersadsorbed per strand, n?1, and that for nanoparticles with diameters compar- able with the network mesh size, several different network strands are adsorbed to the same particle18. Thus, in the adhesive layer, nanopar- ticlesactasconnectorsbetweengelpiecesandgel-chainsactasbridges between different particles (Fig. 1a). When the adhesive junction is strained,adsorbedchainsareundertension(forexample,theredchain in Fig. 1b) and some adsorbed monomers detach from the particle surface and relax the tension. Nanoparticles retard failure and ensure goodadhesionbecausetheenergydissipatedduringthestress-induced desorption process is much greater than e. Indeed, detaching only one

Kết quả (Việt) 1:

Chất kết dính được làm bằng polymers1 bởi vì, không giống như các tài liệu khác, polyme đảm bảo các liên hệ tốt giữa các bề mặt bằng cách bao gồm aspe-rities, và chậm gãy xương của chất kết dính khớp bởi dissipating năng lượng dưới stress2, 3. Nhưng bằng cách sử dụng polyme để 'keo dán' với nhau nhiều-mer gel là khó khăn, đòi hỏi phải có phản ứng hóa học, Hệ thống sưởi, pH changes,ultravioletirradiationoranelectricfield4–7.Hereweshow mạnh, nhanh chóng độ bám dính giữa hai hydrogels có thể đạt được ở nhiệt độ phòng bằng cách trải một giọt một đó solu-tionononegel'ssurfaceandthenbringingtheothergelintocontact với nó. Các phương pháp dựa trên khả năng hạt nano adsorb ontopolymergelsandtoactasconnectorsbetweenpolymerchains, và vào khả năng của polymer chuỗi để tổ chức lại và tiêu tan năng lượng bị căng thẳng khi adsorbed lên hạt nano. Chúng tôi dem-onstrate cách tiếp cận này bằng cách nhấn với nhau miếng của hydrogels, trong khoảng 30 giây, đó có tính chất hóa học giống nhau hoặc khác nhau hoặc rigidities, bằng cách sử dụng các giải pháp khác nhau của silica nanoparti-cles, để đạt được một mối quan hệ mạnh mẽ. Hơn nữa, chúng tôi cho rằng cacbon ống nano và cellulose nanocrystals mà không liên kết hydrogels togetherbecomeadhesivewhentheirsurfacechemistryismodified. Để minh họa những lời hứa của phương pháp mô sinh học, chúng tôi cũng dính với nhau hai miếng cắt bê của gan bằng cách sử dụng một giải pháp của silicananoparticles. Asarapid, simpleandefficientwaytoassemble gel hoặc mô, phương pháp này là mong muốn cho nhiều mới nổi công nghệ-nologicalandmedicalapplicationssuchasmicrofluidics, càng, mô kỹ thuật và phẫu thuật. Rất thường, khi đưa vào số liên lạc và ép với nhau, hai phần của một gel đàn hồi không dính và gel-gel ma sát là rất low8. Kết hợp supramolecular hay cộng hoá trị trái phiếu thuận nghịch ở poly-mers có thể sản xuất keo là tự-adhesive9-11. Tuy nhiên, manipulat-ing tự dính gel là không luôn luôn thực tế. Một giải pháp có thể là sử dụng mạng supramolecular có thể self-heal khi cắt thành pieces12. Phân tán các hạt đất sét polyme giải pháp hoặc mạng chữa bệnh yieldsgelsthatcombinehighelasticityandtoughnesswithself capabilities13,14.Insuchgels,theclayparticlesplaythepartofreversible crosslinks15,16.Nevertheless,self-healinggelscannotmeetallthedemands của dán trong hội. Tại hiện nay, dán gel hoặc mô sinh học đòi hỏi các phương pháp phức tạp, thường liên quan đến polymerization6 tại chỗ, 17 orelectrophoretictransportofpolymerstotheinterface5,7.Therefore,it isdesirabletofindnewwaysofgluingthatarepracticaland thích nghi. Lấy cảm hứng từ vật lý của polymer hấp phụ, chúng tôi đề xuất để sử dụng giải pháp đó là một chất kết dính (hình 1). Thedesignprincipleissimple:toactasanefficientglue, theparticles phải được adsorbed lên bề mặt gel. Bề mặt của các hạt do đó phải thể hiện một mối quan hệ với dây chuyền mạng, có nghĩa là, việc đạt được năng lượng miễn phí, e, dẫn đến hấp phụ của một monomer cho bề mặt của một hạt nên được so sánh với năng lượng nhiệt, kT(ref.18). Consideraparticleadsorbedontoasurfaceofagelhaving sưng mức độ Q, mức độ sưng được định nghĩa là tỷ lệ khối lượng của gel sưng lên với khối lượng của mạng khô. Numberofadsorbedmonomerspernetworkstrand, n, canbeestimated sử dụng lý thuyết công cụ tương tự như những người phát triển cho hấp phụ củapolymersolutions. Weexpectthattherearemanymonomersadsorbed một strand, n? 1, và đối với các hạt nano với đường kính compar-thể với mạng lưới kích thước, một số mạng khác sợi được adsorbed để particle18 cùng. Vì vậy, trong lớp keo, nanopar-ticlesactasconnectorsbetweengelpiecesandgel-chainsactasbridges giữa các hạt khác nhau (hình 1a). Khi giao lộ chất kết dính căng thẳng, adsorbedchainsareundertension (forexample, theredchain trong hình 1b) và một số monome adsorbed tách ra từ bề mặt hạt và thư giãn sự căng thẳng. Hạt nano chậm thất bại và đảm bảo quá trình gây ra goodadhesionbecausetheenergydissipatedduringthestress desorption là lớn hơn nhiều so với e. Thật vậy, việc tách chỉ một

Kết quả (Việt) 2:

Chất kết dính được làm bằng polymers1 bởi vì, không giống như các vật liệu khác, polyme đảm bảo liên lạc tốt giữa các bề mặt bằng cách phủ rities aspe-, và làm chậm sự gãy xương của khớp dính bằng cách phân ly năng lượng dưới stress2,3. Nhưng sử dụng polyme để 'keo' gel mer cùng poly- là khó, đòi hỏi phản ứng hóa học, sưởi ấm, thay đổi pH, ultravioletirradiationoranelectricfield4-7.Hereweshow mà mạnh mẽ, độ bám dính nhanh chóng giữa hai hydrogel có thể đạt được ở nhiệt độ phòng bằng cách trải một giọt của một hạt nano solu- tionononegel'ssurfaceandthenbringingtheothergelintocontact với nó. Phương pháp này dựa trên khả năng của các hạt nano để hấp thụ ontopolymergelsandtoactasconnectorsbetweenpolymerchains, và vào khả năng của các chuỗi polymer để tổ chức lại và phân tán năng lượng dưới sự căng thẳng khi hấp phụ trên các hạt nano. Chúng tôi dem- onstrate phương pháp này bằng cách nhấn cùng mảnh hydrogel, trong khoảng 30 giây, có các tính chất hóa học giống nhau hoặc khác nhau hay cứng nhắc, sử dụng các giải pháp khác nhau của Cles nanoparti- silica, để đạt được một liên kết mạnh mẽ. Hơn nữa, chúng tôi cho thấy rằng các ống nano carbon và các tinh thể nano cellulose mà không gắn bó hydrogel togetherbecomeadhesivewhentheirsurfacechemistryismodified. Để minh họa cho lời hứa của phương pháp mô sinh học, chúng tôi cũng dán lại với nhau hai cắt miếng gan bê bằng cách sử dụng một giải pháp của silicananoparticles.Asarapid, gel simpleandefficientwaytoassemble hoặc mô, phương pháp này là mong muốn cho nghệ nologicalandmedicalapplicationssuchasmicrofluidics nhiều, dẫn động, kỹ thuật mô mới nổi và phẫu thuật. Rất thường, khi đưa vào tròng và ép vào nhau, hai phần của một gel đàn hồi không dính và gel gel ma sát là rất low8. Kết hợp trái phiếu hồi phục siêu phân tử hoặc kết cộng hóa trị trong Mers poly- có thể sản xuất gel mà là tự adhesive9-11. Tuy nhiên, manipulat- ing gel tự dính không phải là luôn luôn thực tế. Một giải pháp có thể sử dụng mạng lưới siêu phân tử có khả năng tự chữa lành khi cắt thành pieces12. Phân tán các hạt đất sét trong các giải pháp polymer hoặc mạng capabilities13,14.Insuchgels yieldsgelsthatcombinehighelasticityandtoughnesswithself-chữa bệnh, crosslinks15,16.Nevertheless theclayparticlesplaythepartofreversible, tự healinggelscannotmeetallthedemands của dán trong lắp ráp. Hiện nay, dán gel hoặc các mô sinh học đòi hỏi các phương pháp phức tạp, thường liên quan đến in situ polymerization6,17 orelectrophoretictransportofpolymerstotheinterface5,7.Therefore, nó isdesirabletofindnewwaysofgluingthatarepracticaland thích nghi. Lấy cảm hứng từ vật lý học của sự hấp phụ polymer, chúng tôi đề xuất sử dụng các giải pháp hạt nano như một chất keo dính (Fig. 1). Thedesignprincipleissimple: toactasanefficientglue, theparticles phải được hấp phụ lên bề mặt gel. Các bề mặt của các hạt do đó phải thể hiện một mối quan hệ với những chuỗi mạng, đó là, các lợi ích năng lượng miễn phí, điện tử, do sự hấp thụ của một monomer với bề mặt của một hạt nên được so sánh với năng lượng nhiệt, KT (ref.18 ) .Consideraparticleadsorbedontoasurfaceofagelhaving sưng độ Q, mức độ sưng được định nghĩa là tỷ số giữa khối lượng của gel sưng khối lượng của mạng khô. Các numberofadsorbedmonomerspernetworkstrand, n, canbeestimated sử dụng công cụ lý thuyết tương tự với những người phát triển cho hấp phụ của
polymersolutions.Weexpectthattherearemanymonomersadsorbed mỗi sợi, n? 1, và đối với các hạt nano có đường kính compar thể với kích thước mắt lưới mạng, sợi mạng khác nhau được hấp phụ với cùng particle18. Như vậy, trong lớp keo dính, nanopar- ticlesactasconnectorsbetweengelpiecesandgel-chainsactasbridges giữa các hạt khác nhau (Hình. 1a). Khi ngã ba dính được căng thẳng, adsorbedchainsareundertension (forexample, theredchain trong hình 1b.) Và một số đơn phân hấp phụ tách khỏi bề mặt hạt và thư giãn căng thẳng. Các hạt nano làm chậm sự thất bại và đảm bảo quá trình giải hấp goodadhesionbecausetheenergydissipatedduringthestress gây ra là lớn hơn nhiều so với e. Thật vậy, chỉ có một tách