Podrobno

Vpliv koncentracije grafenskih nanoploščic in kalcijevih ionov na reološke lastnosti in električno prevodnost hidrogelov na osnovi alginata in celuloze
ID Planinc, Manja (Avtor), ID Kopač, Tilen (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (3,20 MB)
MD5: 3745B91E1B207CCC923880B246CFA81D

Izvleček
Hidrogeli 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.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:hidrogel, kalcijevi ioni, grafenske nanoploščice, strižni modul, električna prevodnost
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Leto izida:2026
PID:20.500.12556/RUL-181864 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:276236035 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:17.04.2026
Število ogledov:31
Število prenosov:18
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:The influence of graphene nanoplates and calcium ion concentration on rheological properties and electrical conductivity of alginate and cellulose based hydrogels
Izvleček:
Hydrogels based on natural biopolymers such as alginate and cellulose represent an important area of research due to their non-toxicity, biocompatibility, biodegradability, renewability, tunable properties, and wide range of applications. Depending on the desired application of the hydrogel, its mechanical properties, electrical conductivity, water content, smart properties (the hydrogel's response to external stimuli), and structural and surface properties can be modified. In this master's thesis, I focused on studying the mechanical and flow properties and electrical conductivity of hydrogels. The mechanical properties can be adjusted through cross-linking by changing the type and altering the concentration of the cross-linking agent, by adding nanomaterials, or by combining different polymers or biopolymers. Calcium ions are commonly used crosslinkers, especially in alginate hydrogels, as they enable immediate and reversible crosslinking. Electrical conductivity depends on the presence of conductive nanomaterials, electrolytes and the mobility of ions within the hydrogel network. Graphene nanoplatelets (GNPs) are excellent additives for improving the rheological properties and conductivity of the material, enabling the development of hydrogels for biomedical and technological applications. As part of my master's thesis, I studied the effect of different concentrations of graphene nanoplatelets and calcium ions on the mechanical properties and electrical conductivity of hydrogels. For this purpose, alginate and cellulose hydrogels with varying concentrations of graphene nanoplatelets and calcium ions were prepared. The preparation was carried out under controlled conditions, ensuring homogeneous dispersion of the nanoplatelets in the hydrogel network. The mechanical properties were determined using a rheometer, and the shear viscosity, as well as elastic and viscous shear modulus were analyzed using frequency and current tests. The obtained results were processed using Maxwell and Cross rheological models. Electrical conductivity was determined by measuring the electric current and voltage with an ohmmeter using the two-probe method. The results confirm that the final properties of hydrogels are not determined by individual components but are the result from a precise balance between calcium ion concentration, GNP content, and network microstructure. Optimal mechanical and conductive properties are achieved at optimal, rather than maximum, concentrations of both components. Calcium ions establish the basic hydrogel network, while GNP further strengthens and structures it at sufficient concentrations.

Ključne besede:: hydrogel, calcium ions, graphene nanoplatelets, shear modulus, electrical conductivity

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj