Araştırmacılar mavi ışıkla iç içe geçmiş polimerler oluşturmanın daha yeşil yoluna öncülük ediyor

Anonim

Delaware Üniversitesi'nde bir çift mühendis, geleneksel yöntemlerin izin verdiğinden daha kolay, hızlı ve sürdürülebilir bir şekilde dokunmuş polimer ağları oluşturmak için bir süreç geliştirdi. Onların gizli içeriği? Mavi ışık.

Malzeme bilimi ve mühendisliğinde yüksek lisans araştırma görevlisi olan Abhishek Shete ve malzeme bilimi ve mühendisliği ile kimya ve biyomoleküler mühendislikte yardımcı doçent olan Christopher Kloxin, Polimer Kimya'nın 24. sayısının kapağında yer alan bir makalede yöntemlerini anlatıyor. Kağıt, "CuAAC ve metakrilat reaksiyonları kullanılarak tek-kap mavi-ışık tetikli sert interpenetran polimerik ağ (IPN)" başlıklı.

Molekül zincirlerinden yapılan malzemeler olan polimerler, gıdadan giyime ve arabaya kadar her şeyde bulunur. Farklı bireysel özelliklere sahip iki ya da daha çok tipte polimer zincirleri, aynı zamanda, her bir polimerden yüksek mukavemet ve tokluk gibi uygun mekanik özellikleri bir araya getiren, birbirine geçen polimerik ağları oluşturmak için birbirine bağlanabilir.

Shete, "Bu kimyacılar bağımsız olarak geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılmaktadır, " diyor diş kompozitlerinden, otomobil tamponlarından ilaç dağıtım malzemelerine kadar.

Bununla birlikte, polimerleri bağlama işlemi basit değildir. Tipik olarak iki aşamalı bir işlemle veya yüksek sıcaklıklarda ve daha uzun zaman aralıklarında indüklenen tek adımlı bir işlemle başlatılan iki kimyasal reaksiyon gerektirir.

Geliştirilen Kloxin ve Shete yöntemi bir adımdır ve oda sıcaklığında ve ortam koşullarında hızla çalışır.

Olay yeri incelemelerinde belirli vücut sıvılarını tespit etmek için kullanılan mavi LED ışığına benzeyen 470 nanometre mavi ışık kullanıyorlar. Bu ışık, kamphorkinon adı verilen bir ışığa duyarlı hale getirici ve amin adı verilen bir aktivatör ile reaksiyonları tetikler. Bu malzemeler, boşlukları doldurmak için polimerik diş kompozitlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Işık, iki kimyasal reaksiyonu fotosımüle etmek için materyalleri ışınlar, ancak aynı anda değil. Birincisi, bakır katalizli azid-alkin siklojel (CuAAC) klik polimerizasyonu olarak adlandırılan bir reaksiyon. Bu reaksiyon, bakır ile kolaylaştırılır ve polimerizasyon, basamaklar halinde gerçekleşir. Ardından, büyüyen bir zincire bağlantı eklemeye benzer bir şekilde plastik benzeri bir materyal oluşturan metakrilat polimerizasyonu adı verilen bir reaksiyon vardır. Kloxin, "Bu, mavi ışığın ardışık reaksiyonlara neden olması bakımından benzersizdir, " diyor.

Sonuç, Kloxin ve Shete'nin, daha yüksek sıcaklıkta saf CuhaAC'den daha güçlü ve saf metakrilattan daha az kırılgan bir "camsı film" olarak tarif ettiği bir malzemedir. Bu IPN malzemeden yapılan filmler de şekil hafızası sergiler - deforme olduğunda, orijinal boyutuna ve şekline 80 derece santigrat derecede 15 dakika geri döndürülebilir.

Kesişen polimer ağları oluşturmak için bu mavi ışık yaklaşımı zaman ve enerji tasarrufu sağlar, ancak bunlar tek avantajları değildir. Birincisi, bu yaklaşım Kloxin ve Shete'nin polimer reaksiyonlarını karmaşık şekillerde şekillendirmelerine izin vererek, kimyasal reaksiyonların çiftini artan hassasiyetle kontrol etmesini sağlar. Bu hızlı yöntem ayrıca, bileşenlerin, birbirine geçen bir polimer ağının oluşumuna müdahale edebilecek şekilde ayrılmasını da sağlar.

Ek olarak, yeni işlem genellikle gevrek kırılmayı önlemek için ilave edilen plastik imalatında yaygın olarak kullanılan çözücülerin veya katkı maddelerinin hiçbirini gerektirmez. Kloxin ve Shete tarafından bildirilen malzemeler, bu kırılganlığı herhangi bir çözücü veya katkı maddesi olmaksızın ortadan kaldıran, aynı zamanda daha yeşil bir sentetik yaklaşım haline getiren dayanıklılık sergilemektedir.

Ekip yeni kağıtta açıklanan yöntem için bir geçici patent başvurdu. Kloxin, “Bu kimyalar diğer moleküllere bağlanabilir” dedi ve ekip, uygulamalarını hidrojeller, diş materyalleri ve diğer polimer ağları oluşturmak için test edecek.

menu
menu