MARC

 008260311s2025        us                                    eng  d
■001000017357294
■00520260311091459.5
■006m          o    d                
■007cr|nu||||||||
■020    ▼a9798283137605
■040    ▼aMiAaPQD▼beng▼cMiAaPQD▼erda
■082    ▼a006
■1001  ▼aCai,  Hongyi▼eauthor.▼0(orcid)0000-0001-7956-2310
■24510▼aThe  Influence  of  Dynamic  Bonds  on  Mechanical  Properties,  Electric-Field  Responsiveness,  and  Dissolution  of  Polymers  ▼cHongyi  Cai
■260    ▼a[Sl]▼bCornell  University▼c2025
■264  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a1  electronic  resource  (184  pages)
■336    ▼atext▼btxt▼2rdacontent
■337    ▼acomputer▼bc▼2rdamedia
■338    ▼aonline  resource▼bcr▼2rdacarrier
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisors:  Silberstein,  Meredith    Committee  members:  Suntivich,  Jin;  Shepherd,  Robert.
■5021  ▼bPh.D.▼cCornell  University▼d2025.
■520    ▼aDynamic  bonds  have  attracted  growing  interests  from  material  researchers  as  they  offer  a  variety  of  advanced  properties,  like  shape  memory,  self-healing,  recyclability,  tuned  relaxation,  high  toughness,  surface  adaptation,  and  so  on.  They  also  enable  material  to  respond  to  external  stimuli  like  heat,  pH,  light,  humidity,  electric  fields,  and  magnetic  fields.  Within  a  wide  range  of  different  dynamic  bonds,  ionic  interactions  and  metal-ligand  coordinating  bonds  are  of  particular  interest,  as  they  can  be  found  in  many  biomaterials,  unlocking  the  potential  to  develop  biomimetic  and  biocompatible  materials.  This  dissertation  reveals  how  ionic  bonds  affect  mechanical  properties  of  polymer  materials  including  stiffness,  stretchability,  deformation  recovery,  strain  rate  sensitivity,  and  self-healing  property.  Moving  on,  the  effect  of  including  counterions  in  semi-interpenetrating  hydrogels  with  polyelectrolytes  is  also  studied.  Based  on  the  result,  regulation  of  hydrogel  stiffness  with  an  electric  field  is  realized.  Finally,  non-destructive  methods  of  reclaiming  polydimethylsiloxane  (PDMS)  crosslinked  by  metal-ligand  coordinating  bonds  are  tested.This  dissertation  starts  with  an  investigation  of  how  ionic  interactions  in  elastomers  affect  their  mechanical  properties,  specifically  when  the  material  is  highly  stretchable.  This  is  realized  by  designing  and  making  materials  assembled  from  oppositely  charged  acrylic  copolymers.  we  confirmed  the  formations  of  ionic  bonds  within  the  material  via  vibration  spectroscopy  techniques,  and  demonstrated  through  various  mechanical  test  methods  that  ionic  interactions  can  enhance  stiffness,  strength,  and  deformation  recovery  of  materials,  yet  they  also  restrict  stretchability.  We  also  showed  the  strain  rate  sensitivity  of  these  materials,  and  how  hydrophilicity  of  material  affects  the  self-healing  property.Moving  on  from  understanding  the  impact  of  ionic  bonds  on  mechanical  properties,  we  designed  a  semi-interpenetrating  polymer  network  hydrogel  containing  polyelectrolyte  complexes  as  well  as  counterions  and  its  stiffness  can  be  regulated  with  an  electric  field  with  minimal  actuation.  We  showed  that  removing  counterions  by  diffusion  can  increase  the  stiffness  of  the  hydrogel.  With  this  finding,  we  confirmed  counterion  removal  via  electrodialysis  and  realized  reversible  time-dependent  stiffness  control  when  applying  an  electric  field.  A  model  was  implemented  to  simulate  ion  transport  in  the  material.  Finally,  we  designed  a  device  in  combination  with  the  hydrogel  which  gives  a  spatially  variable  stiffness  haptic  interface  controlled  with  an  electric  field  and  it  has  both  reversibility  and  cyclability.In  the  final  chapter,  we  focus  on  studying  the  dissolution  kinetics  of  metal-ligand  coordinated  PDMS  network.  We  confirmed  removal  of  metal  ions  with  tetrasodium  ethylenediaminetetraacetic  acid  (EDTA·4Na)  by  comparing  Fourier  transform  infrared  (FTIR)  spectra  and  monotonic  tensile  test  results  of  material  formed  from  original  PDMS  and  reclaimed  PDMS.  Based  on  this  finding,  a  network  dissolution  method  was  designed  to  measure  dissolution  kinetics  of  the  material  in  EDTA·4Na  solution.  Impact  of  counterions,  metal  ions,  and  molecular  weight  on  this  process  was  demonstrated.The  systematic  study  of  polymers  with  dynamic  bonds  (ionic  interactions  and  metal-ligand  coordinating  bonds)  in  this  dissertation  provides  insights  into  the  design  of  new  advanced  materials  with  various  functionalities.
■546    ▼aEnglish
■590    ▼aSchool  code:  0058
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aPolymer  chemistry
■650  4▼aMolecular  chemistry
■653    ▼aDynamic  bonds
■653    ▼aElectric  field
■653    ▼aIonic  interactions
■653    ▼aMechanical  properties
■653    ▼aMetal-ligand  coordinating  bonds
■653    ▼aResponsive  polymers
■7102  ▼aCornell  University▼bMaterials  Science  and  Engineering.▼edegree  granting  institution.
■7201  ▼aSilberstein,  Meredith▼edegree  supervisor.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12B.
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17357294▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books