據外媒報道,瑞士蘇黎世聯邦理工學院(eth)的研究人員研發了一種生產不同長度聚合物的新方法,可為此種新型聚合物材料用于此前無法實現的應用鋪平道路。
很難想象日常生活中沒有由合成聚合物制成的材料,衣服、汽車零部件、計算機或包裝產品都由聚合物材料制成。而且自然界中也存在很多聚合物,如dna或蛋白質。
聚合物基于一個通用型架構打造:即由稱為單體的基本構建塊組成。聚合物合成需要將單體連接在一起,形成長鏈。想象一下,就是將玻璃珠穿在一根繩子上,形成不同長度(和重量)的鏈條。
生產聚合物的一個重要工藝是自由基聚合(frp)。化工行業每年都采用frp生產2億噸各種類型的聚合物,如聚丙烯酸、聚氯乙烯(pvc)和聚苯乙烯。盡管此種生產方法有很多優點,但也有其局限性。frp會生產各種長度不一聚合物的不可控混合物,換句話說,分散度很高。分散度是衡量材料中聚合物鏈長度是否均勻的一種指標,材料的性能在很大程度上都取決于分散度。
在日常使用的聚合物中,低分散度和高分散度的聚合物都需要。事實上,對于用于藥品或3d打印等很多高科技應用的聚合物而言,分散度高甚至是一個優勢。
但是,如果化學家想要生產出具備特殊性能的聚合物材料,首先必須能夠按需調整分散度,從而讓他們能夠生產出各種類型的聚合物材料,此類材料要么含有均勻的聚合物種,即分散度低,要么分散度高,可與不同長度的聚合物分散在一起。但是,直到現在,都幾乎無法實現。
在材料系聚合物材料教授athina anastasaki的帶領下,有一組研究人員研發出了一種控制自由基聚合的方法,從而使研究人員能夠有系統地、完全控制聚合物材料的分散度。
過去,為了能夠在某種程度上控制自由基聚合工藝,化學家們會使用單一催化劑,雖然確保聚合物鏈的長度變得均勻,但是不能按預期控制整體的分散度。
(圖片來源:蘇黎世聯邦理工學院)
現在,蘇黎世聯邦理工學院的研究人員同時使用了兩種不同效果的催化劑,一種活性很高,一種活性很輕微,因而得以根據兩種催化劑的混合比例精確地調整分散度。如果活性較高的催化劑更多,就會產生更均勻的聚合物,即材料的分散度較低。然后,如果活性較低的催化劑越多,就會形成大量不同的聚合物分子,導致材料分散度較高。
該項研究意味著anastasaki及研發團隊為新型聚合物材料的研發奠定了基礎。此外,他們的工藝具有可擴展性,不僅適用于實驗室,也適用于大量的物質。該工藝的另一個優點是,即使是分散度高的聚合物,一旦聚合工程完成,還可以繼續生長,而此前這根本不可能實現。
此種高效且具有擴展性的方法已經引起了業內的興趣,用此種新工藝生產的聚合物可用于醫藥、疫苗、汽車、化妝品或3d打印行業。
來源:網易
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