{"id":15550,"date":"2021-09-21T20:41:24","date_gmt":"2021-09-21T20:41:24","guid":{"rendered":"https:\/\/nanovea.com\/?p=15550"},"modified":"2025-03-26T21:15:16","modified_gmt":"2025-03-26T21:15:16","slug":"mechanische-eigenschaften-von-hydrogelen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nanovea.com\/de\/mechanische-eigenschaften-von-hydrogelen\/","title":{"rendered":"Mechanische Eigenschaften des Hydrogels"},"content":{"rendered":"
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MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN DES HYDROGELS<\/h1>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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MIT NANOINDENTATION<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"MECHANISCHE\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Vorbereitet von<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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DUANJIE LI, PhD & JORGE RAMIREZ<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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EINF\u00dcHRUNG<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Hydrogel ist daf\u00fcr bekannt, dass es sehr viel Wasser aufnehmen kann und daher in seiner Flexibilit\u00e4t dem nat\u00fcrlichen Gewebe sehr \u00e4hnlich ist. Diese \u00c4hnlichkeit hat dazu gef\u00fchrt, dass Hydrogele nicht nur in Biomaterialien, sondern auch in der Elektronik, im Umweltbereich und bei Verbrauchsg\u00fctern wie Kontaktlinsen h\u00e4ufig eingesetzt werden. Jede einzelne Anwendung erfordert spezifische mechanische Eigenschaften des Hydrogels.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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BEDEUTUNG DER NANOINDENTATION F\u00dcR HYDROGELE<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Hydrogele stellen besondere Anforderungen an die Nanoindentation, wie z. B. die Auswahl der Testparameter und die Probenvorbereitung. Viele Nanoindentationssysteme weisen erhebliche Einschr\u00e4nkungen auf, da sie urspr\u00fcnglich nicht f\u00fcr folgende Zwecke entwickelt wurden <\/span>solche weichen Materialien. Einige der Nanoindentationssysteme verwenden eine Spulen-\/Magnetanordnung, um Kraft auf die Probe auszu\u00fcben. Es erfolgt keine tats\u00e4chliche Kraftmessung, was bei der Pr\u00fcfung weicher Materialien zu ungenauen und nicht linearen Belastungen f\u00fchrt. <\/span>Materialien. Die Bestimmung des Kontaktpunktes ist \u00e4u\u00dferst schwierig, da die <\/span>Die Tiefe ist der einzige Parameter, der tats\u00e4chlich gemessen wird. Es ist fast unm\u00f6glich, die Ver\u00e4nderung des Gef\u00e4lles in der <\/span>Tiefe vs. Zeit <\/span>Handlung w\u00e4hrend der <\/span>Zeitraum, in dem sich die Eindringspitze dem Hydrogelmaterial n\u00e4hert.<\/span><\/p>\n

Um die Einschr\u00e4nkungen dieser Systeme zu \u00fcberwinden, wurde das Nanomodul des <\/span>NANOVEA <\/span>Mechanischer Tester<\/a> Misst die Kraftr\u00fcckkopplung mit einer einzelnen Kraftmessdose, um eine hohe Genauigkeit bei allen Arten von Materialien, ob weich oder hart, zu gew\u00e4hrleisten. Die piezogesteuerte Verschiebung erfolgt \u00e4u\u00dferst pr\u00e4zise und schnell. Dies erm\u00f6glicht eine beispiellose Messung viskoelastischer Eigenschaften, indem viele theoretische Annahmen eliminiert werden, die Systeme mit einer Spulen-\/Magnetanordnung und ohne Kraftr\u00fcckkopplung ber\u00fccksichtigen m\u00fcssen.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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MESSZIEL<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Bei dieser Anwendung ist die <\/span>NANOVEA <\/span>Das mechanische Pr\u00fcfger\u00e4t im Nanoindentationsmodus wird zur Untersuchung der H\u00e4rte, des Elastizit\u00e4tsmoduls und des Kriechverhaltens einer Hydrogelprobe verwendet.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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NANOVEA PB1000\u00a0<\/span>Mechanischer Tester<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"Nanoindenter\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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TESTBEDINGUNGEN<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Eine auf einem Glasobjekttr\u00e4ger platzierte Hydrogelprobe wurde mittels Nanoindentationstechnik mit einem <\/span>NANOVEA <\/span>Mechanischer Tester. F\u00fcr dieses weiche Material wurde eine kugelf\u00f6rmige Spitze mit 3 mm Durchmesser verwendet. Die Belastung stieg w\u00e4hrend des Belastungszeitraums linear von 0,06 bis 10 mN an. Das Kriechen wurde dann durch die \u00c4nderung der Eindringtiefe bei der maximalen Belastung von 10 mN f\u00fcr 70 Sekunden gemessen.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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ANN\u00c4HERUNGSGESCHWINDIGKEIT: <\/span>100 \u03bcm\/min<\/span><\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tKONTAKT LADUNG\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t0,06 mN\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tMAX BELASTUNG\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t10 mN\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tLADUNGSVERFAHREN\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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20 mN\/min<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tCREEP\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t70 s\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Hydrogel-Pr\u00fcfung\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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ERGEBNISSE & DISKUSSION<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die Entwicklung der Belastung und der Tiefe in Abh\u00e4ngigkeit von der Zeit ist dargestellt in <\/span>FUGUR 1<\/span>. Es ist zu beobachten, dass auf dem Diagramm der <\/span>Tiefe vs. Zeit<\/span>Wenn man den Punkt der Neigungs\u00e4nderung zu Beginn der Belastungsperiode bestimmt, ist es sehr schwierig, den Punkt zu bestimmen, an dem der Eindringk\u00f6rper beginnt, das weiche Material zu ber\u00fchren. Allerdings ist die Darstellung der <\/span>Last vs. Zeit <\/span>zeigt das eigent\u00fcmliche Verhalten des Hydrogels unter einer Belastung. Sobald das Hydrogel mit dem Kugeleindringk\u00f6rper in Ber\u00fchrung kommt, zieht das Hydrogel den Kugeleindringk\u00f6rper aufgrund seiner Oberfl\u00e4chenspannung an, was zu einer Verringerung der Oberfl\u00e4che f\u00fchrt. Dieses Verhalten f\u00fchrt dazu, dass die gemessene Belastung zu Beginn der Belastungsphase negativ ist. Die Belastung nimmt allm\u00e4hlich zu, wenn der Eindringk\u00f6rper in das Hydrogel eindringt, und wird dann 70 Sekunden lang konstant auf die maximale Belastung von 10 mN geregelt, um das Kriechverhalten des Hydrogels zu untersuchen.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Hydrogel-Charakterisierung\"\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Nanoindentierung\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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ABBILDUNG 1: <\/span>Entwicklung der Belastung und der Tiefe in Abh\u00e4ngigkeit von der Zeit.<\/span><\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Die Handlung des <\/span>Kriechtiefe vs. Zeit <\/span>wird gezeigt in <\/span>ABBILDUNG 2<\/span>und die <\/span>Last vs. Verdr\u00e4ngung <\/span>Das Diagramm des Nanoindentationstests ist dargestellt in <\/span>ABBILDUNG 3<\/span>. Das Hydrogel in dieser Studie besitzt eine H\u00e4rte von 16,9 KPa und einen Elastizit\u00e4tsmodul von 160,2 KPa, wie anhand der Lastverschiebungskurve nach der Oliver-Pharr-Methode berechnet.<\/span><\/p>

Kriechen ist ein wichtiger Faktor f\u00fcr die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften eines Hydrogels. Die enge R\u00fcckkopplungsschleife zwischen Piezo und ultrasensibler Kraftmesszelle gew\u00e4hrleistet eine wirklich konstante Belastung w\u00e4hrend der Kriechzeit bei maximaler Belastung. Wie in <\/span>ABBILDUNG 2<\/span>Bei der maximalen Belastung von 10 mN, die von der 3 mm langen Kugelspitze ausge\u00fcbt wird, sinkt das Hydrogel in 70 Sekunden um ~42 \u03bcm durch Kriechen ab.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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ABBILDUNG 2: <\/span>Kriechen bei einer maximalen Belastung von 10 mN f\u00fcr 70 Sekunden.<\/span><\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Pr\u00fcfung\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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ABBILDUNG 3: <\/span>Das Diagramm von Belastung und Verdr\u00e4ngung des Hydrogels.<\/span><\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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SCHLUSSFOLGERUNG<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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In dieser Studie haben wir gezeigt, dass die <\/span>NANOVEA <\/span>Der Mechanik-Tester im Nanoindentationsmodus erm\u00f6glicht eine pr\u00e4zise und wiederholbare Messung der mechanischen Eigenschaften eines Hydrogels, einschlie\u00dflich H\u00e4rte, Elastizit\u00e4tsmodul und Kriechverhalten. Die gro\u00dfe 3 mm-Kugelspitze sorgt f\u00fcr den richtigen Kontakt mit der Hydrogeloberfl\u00e4che. Der hochpr\u00e4zise motorisierte Probentisch erm\u00f6glicht eine genaue Positionierung der flachen Seite der Hydrogelprobe unter der Kugelspitze. Das Hydrogel in dieser Studie weist eine H\u00e4rte von 16,9 KPa und einen Elastizit\u00e4tsmodul von 160,2 KPa auf. Die Kriechtiefe betr\u00e4gt ~42 \u03bcm bei einer Belastung von 10 mN f\u00fcr 70 Sekunden.<\/span><\/p>

NANOVEA <\/span>Mechanische Pr\u00fcfger\u00e4te bieten un\u00fcbertroffene Multifunktions-Nano- und -Mikro-Module auf einer einzigen Plattform. Beide Module umfassen einen Kratzertester, einen H\u00e4rtetester und einen Verschlei\u00dftestermodus und bieten damit das breiteste und benutzerfreundlichste Spektrum an Tests, das auf einer einzigen Plattform verf\u00fcgbar ist.
System.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Haben Sie eine \u00e4hnliche Anwendung?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tPREISE UND DETAILS SCHNELL ERHALTEN<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

MECHANICAL PROPERTIES OF HYDROGEL USING NANOINDENTATION Prepared by DUANJIE LI, PhD & JORGE RAMIREZ INTRODUCTION Hydrogel is known for its super absorbency of water allowing for a close resemblance in flexibility as natural tissues. This resemblance has made hydrogel a common choice not only in biomaterials, but also in electronics, environment and consumer good applications […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":15563,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[7,342,338,349,337],"tags":[],"class_list":["post-15550","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-application-notes","category-indentation-creep-relaxation","category-indentation-hardness-elastic","category-laboratory-testing","category-mechanical-testing"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/15550","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=15550"}],"version-history":[{"count":62,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/15550\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":24585,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/15550\/revisions\/24585"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/15563"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=15550"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=15550"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=15550"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}