CPL - Chalmers Publication Library
| Utbildning | Forskning | Styrkeområden | Om Chalmers | In English In English Ej inloggad.

Hierarchical and Heterogeneous Bioinspired Composites-Merging Molecular Self-Assembly with Additive Manufacturing

Anand Kumar Rajasekharan (Institutionen för kemi och kemiteknik, Teknisk ytkemi) ; Romain Bordes (Institutionen för kemi och kemiteknik, Teknisk ytkemi) ; Carl Sandström (Institutionen för tillämpad mekanik, Material- och beräkningsmekanik) ; Magnus Ekh (Institutionen för tillämpad mekanik, Material- och beräkningsmekanik) ; Martin Andersson (Institutionen för kemi och kemiteknik, Teknisk ytkemi)
Small (1613-6810). Vol. 13 (2017), 28,
[Artikel, refereegranskad vetenskaplig]

Biological composites display exceptional mechanical properties owing to a highly organized, heterogeneous architecture spanning several length scales. It is challenging to translate this ordered and multiscale structural organization in synthetic, bulk composites. Herein, a combination of top-down and bottom-up approach is demonstrated, to form a polymer-ceramic composite by macroscopically aligning the self-assembled nanostructure of polymerizable lyotropic liquid crystals via 3D printing. The polymer matrix is then uniformly reinforced with bone-like apatite via in situ biomimetic mineralization. The combinatorial method enables the formation of macrosized, heterogeneous composites where the nanostructure and chemical composition is locally tuned over microscopic distances. This enables precise control over the mechanics in specific directions and regions, with a unique intrinsic-extrinsic toughening mechanism. As a proof-of-concept, the method is used to form large-scale composites mimicking the local nanostructure, compositional gradients and directional mechanical properties of heterogeneous tissues like the bone-cartilage interface, for mechanically stable osteochondral plugs. This work demonstrates the possibility to create hierarchical and complex structured composites using weak starting components, thus opening new routes for efficient synthesis of high-performance materials ranging from biomaterials to structural nanocomposites.



Den här publikationen ingår i följande styrkeområden:

Läs mer om Chalmers styrkeområden  

Denna post skapades 2017-08-17. Senast ändrad 2017-09-14.
CPL Pubid: 251236

 

Läs direkt!


Länk till annan sajt (kan kräva inloggning)


Institutioner (Chalmers)

Institutionen för kemi och kemiteknik, Teknisk ytkemi
Institutionen för tillämpad mekanik, Material- och beräkningsmekanik (2005-2017)

Ämnesområden

Materialvetenskap
Polymerkemi

Chalmers infrastruktur