Vpliv koncentracije grafenskih nanoploščic in kalcijevih ionov na reološke lastnosti in električno prevodnost hidrogelov na osnovi alginata in celulozePlaninc, Manja (Avtor) Kopač, Tilen (Mentor) hidrogelkalcijevi ionigrafenske nanoploščicestrižni modulelektrična prevodnostHidrogeli na osnovi naravnih biopolimerov, kot sta alginat in celuloza, predstavljajo pomembno področje raziskav zaradi svoje netoksičnosti, biokompatibilnosti, biorazgradljivosti, obnovljivosti, prilagodljivih lastnosti in širokega območja uporabe. Glede na želeno aplikacijo hidrogelu lahko spreminjamo mehanske lastnosti, električno prevodnost, vsebnost vode, pametne lastnosti (odziv hidrogela na zunanje dražljaje) ter strukturne in površinske lastnosti. V magistrskem delu sem se osredotočila na preučevanje mehanskih in tokovnih lastnosti ter električno prevodnost hidrogelov. Mehanske lastnosti lahko prilagajamo preko zamreževanja s spreminjanjem vrste in koncentracije zamreževala, z dodatkom nanomaterialov ali s kombiniranjem različnih polimerov oziroma biopolimerov. Pogosto uporabljeno zamreževalo, zlasti pri alginatnih hidrogelih, so kalcijevi ioni, saj omogočajo takojšnjo in reverzibilno zamreženost. Električna prevodnost pa je odvisna od prisotnosti prevodnih nanomaterialov in elektrolitov ter mobilnosti ionov v mrežni strukturi hidrogela. Grafenske nanoploščice (GNP) so odlični aditivi za izboljšanje reoloških lastnosti in prevodnosti materiala, kar omogoča razvoj hidrogelov za biomedicinske in tehnološke aplikacije. V sklopu magistrskega dela sem preučila vpliv različnih koncentracij grafenskih nanoploščic in kalcijevih ionov na mehanske lastnosti ter električno prevodnost hidrogelov. Za to so bili pripravljeni alginatni in celulozni hidrogeli z različnimi koncentracijami grafenskih nanoploščic in kalcijevih ionov. Priprava je potekala pri nadzorovanih pogojih, pri čemer je bila zagotovljena homogena disperzija nanoploščic v mreži hidrogela. Mehanske lastnosti vzorcev so bile nato določene z reometrom, pri čemer so bile s pomočjo frekvenčnega in tokovnega testa analizirane strižne viskoznosti ter elastični in viskozni strižni modul. Dobljeni rezultati so bili obdelani z Maxwellovim in Crossovim reološkim modelom. Električna prevodnost pa je bila določena z merjenjem električnega toka in napetosti na ohmmetru z dvopolno metodo. Dobljeni rezultati potrjujejo, da končne lastnosti hidrogelov ne določa posamezna komponenta, temveč so rezultat natančnega ravnotežja med koncentracijo kalcijevih ionov, vsebnostjo GNP in mikrostrukturo mreže. Najvišje mehanske in prevodne lastnosti so dosežene pri optimalnih, ne pa maksimalnih koncentracijah obeh komponent. Kalcijevi ioni vzpostavijo osnovno hidrogelno mrežo, GNP pa jo pri zadostni koncentraciji dodatno utrdijo in strukturirajo.20262026-04-17 08:05:03Magistrsko delo/naloga181864sl