Crearea de modele cu microstructuri complexe spontan în materiale sintetice

Un front de polimerizare marcat de gradienți de căldură (roșu, temperatură mai mare) permite modelarea spontană a polimerilor cu calitate, culoare și duritate variabile. Bandă scară, 1 cm. Credit: adaptat din ACS Central Science 2021, DOI: 10.1021 / acscentsci.1c00110

Natura produce o gamă uimitoare de materiale modelate, de la crestele delicate de pe vârful degetului unei persoane până la punctele de mascare ale unui ghepard. Deși tiparele naturii apar spontan în timpul dezvoltării, crearea tiparelor în materialele sintetice este mai laborioasă. Acum, cercetătorii raportează ACS Știința Centrală au găsit o modalitate simplă de a realiza materiale modelate care au microstructuri complexe cu variații ale proprietăților mecanice, termice și optice – fără a fi nevoie de măști, forme sau imprimante.

La animale, tiparele se formează prenatal ca răspuns la semnale controlate genetic care variază adesea în concentrație de-a lungul unui gradient. În schimb, abordările tradiționale de producție pentru crearea de modele și structuri implică mai mulți pași, cum ar fi asamblarea strat cu strat, litografia, formarea sau turnarea. Jeffrey Moore, Nancy Sottos, Philippe Geubelle și colegii săi au dorit să creeze o metodă de modelare spontană mai asemănătoare cu procesul biologic.

Echipa a plasat o soluție de monomer diclopentaden într-o conductă și apoi a încălzit un capăt al conductei. Căldura a activat un catalizator de ruteniu, care a determinat polimerizarea monomerului, generând mai multă căldură călătorind prin canal. Acest lucru a continuat să se întâmple până când a fost consumat tot monomerul disponibil în regiune. În cele din urmă, căldura a călătorit mai departe în canal până la un loc în care era prezent monomer proaspăt și procesul a început din nou. Cu această tehnică, echipa a produs rășini cu creste regulate și au controlat înălțimea și distanța crestelor prin ajustarea temperaturii inițiale a soluției. Folosind un alt monomer sau adăugând alte ingrediente la soluție, cercetătorii au creat materiale cu modele de culoare și duritate. Noua metodă ar putea fi folosită într-o bună zi pentru a crea o varietate de materiale noi „inteligente”, de la anvelope sau trepte de pantofi până la electronică și biomateriale, spun cercetătorii.

Referințe: „Modelare spontană în timpul polimerizării frontale” de Evan M. Lloyd, Elizabeth C. Feinberg, Yuan Gao, Suzanne R. Peterson, Bhaskar Soman, Julie Hemmer, Leon M. Dean, Qiong Wu, Philippe H. Geubelle, Nancy R. Sottos și Jeffrey S. Moore, 24 martie 2021, ACS Știința Centrală.
DOI: 10.1021 / acscentsci.1c00110

Autorii primesc finanțare de la Biroul de Cercetări Științifice al Forțelor Aeriene, Fundația Arnold & Mabel Beckman, Fundația Națională pentru Științe și Consorțiul de Granturi Spațiale din Illinois.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.