Design of starch-based self-healing hydrogels based on dynamic borate ester bonds
| Promotie: | K. Lu |
| Wanneer: | 15 september 2025 |
| Aanvang: | 09:00 |
| Promotor: | K.U. (Katja) Loos, Prof |
| Copromotors: | dr. V.S.D. Voet, dr. R. (Rudy) Folkersma |
| Waar: | Academiegebouw RUG / Studenten Informatie & Administratie |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Zelfhelende zetmeelhydrogels
Zetmelen hebben een toenemende onderzoeksinteresse gewekt omdat ze hernieuwbaar, biologisch afbreekbaar en kosteneffectief zijn. Vanwege ongewenste eigenschappen zoals slechte oplosbaarheid, een hoge mate van retrogradatie en slechte thermische stabiliteit zijn oorspronkelijke zetmelen aangepast met behulp van verschillende methoden om hun functionele eigenschappen te verbeteren en hun industriële toepassingen uit te breiden. Ondertussen bevatten zetmeelmoleculen overvloedige hydroxylgroepen en kunnen ze gemakkelijk chemisch of fysisch gecrosslinkt worden om hydrogels te vormen, en zetmeelhydrogels worden op grote schaal gebruikt in vele gebieden vanwege hun biocompatibiliteit en hernieuwbaarheid.
Echter, zetmeelhydrogels hebben over het algemeen zwakke mechanische eigenschappen vanwege hun enkelvoudige netwerkstructuur met een lage crosslinkdichtheid, wat versterking vereist door grafting met functionele monomeren. Bovendien beperkt hun neiging tot beschadiging na herhaald gebruik hun effectiviteit in praktische toepassingen.
Het proefschrift van Kai Lu gaat over het ontwerp van een reeks zelfhelende zetmeelgebaseerde hydrogels door gebruik te maken van borax als cross-linker en de combinatie van andere biocompatibele grondstoffen, waaronder CNC’s, chitosan en PVA.
Lu onderzoekt de impact van synergistische dubbele omkeerbare crosslinking van boraatesterverbindingen en waterstofbruggen op de mechanische eigenschappen, thermogevoeligheid en zelfhelende capaciteiten van hydrogels. De zetmeelgebaseerde hydrogels die hij ontwikkelde hebben het potentieel om de deur te openen naar nieuwe functionele materialen voor diverse toepassingen, waaronder landbouw, sensortechnologie en afvalwaterbehandeling. Daarmee draagt dit proefschrift bij aan een dieper begrip van zelfhelende zetmeelhydrogels en maakt de ontwikkeling mogelijk van nieuwe en verbeterde toepassingen voor deze materialen.
Kai Lu voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Macromolecular Chemistry and New Polymeric Materials, met financiering van het Chinese Scholarship Council.