Un par de ingenieros de la Universidad de Delaware ha desarrollado un proceso para formar redes de polímeros entrelazados de manera más fácil, rápida y sostenible que lo que permiten los métodos tradicionales. ¿Su ingrediente secreto? La luz azul.
Abhishek Shete, asistente de investigación graduado en ciencia e ingeniería de materiales, y Christopher Kloxin, profesor asistente en ciencia e ingeniería de materiales e ingeniería química y biomolecular, describen su método en un artículo que aparece en la portada del número 24 de Polymer Chemistry.El artículo se titula "La luz azul de un solo recipiente desencadenó una red polimérica interpenetrante IPN resistente mediante reacciones de CuAAC y metacrilato".
Los polímeros, que son materiales hechos de cadenas de moléculas, se encuentran en todo, desde alimentos hasta ropa y automóviles. Dos o más tipos de cadenas de polímeros con diferentes propiedades individuales también pueden unirse para formar redes poliméricas interpenetrantes, materiales que a menudo se combinanpropiedades mecánicas favorables de cada polímero, como alta resistencia y tenacidad.
"Estas químicas se utilizan de forma independiente en una amplia gama de aplicaciones", desde compuestos dentales, parachoques de automóviles hasta materiales de administración de fármacos, dijo Shete.
Sin embargo, el proceso de unir polímeros no es simple. Requiere dos reacciones químicas, que generalmente se inician a través de un proceso prolongado de dos pasos o un proceso de un paso inducido a temperaturas elevadas y períodos de tiempo más largos.
El método desarrollado por Kloxin y Shete es un paso y funciona rápidamente a temperatura ambiente y condiciones ambientales.
Usan luz azul de 470 nanómetros, que es similar a la luz LED azul que se usa para detectar ciertos fluidos corporales en las investigaciones de la escena del crimen. Esta luz desencadena reacciones con un fotosensibilizador llamado canforquinona y un activador llamado amina. Estos materiales se utilizan comúnmente en polímeroscomposites dentales para rellenar caries.
La luz irradia los materiales para fotoestimular las dos reacciones químicas, pero no simultáneamente. La primera es una reacción llamada polimerización de clic de azida-alquino catalizada por cobre CuAAC. Esta reacción es facilitada por el cobre, y la polimerización ocurre en pasosA continuación, se produce una reacción llamada polimerización de metacrilato, que forma un material similar al plástico de una manera similar a agregar eslabones a una cadena en crecimiento. "Esto es único en la forma en que la luz azul induce reacciones secuenciales", dice Kloxin.
El resultado final es un material que Kloxin y Shete describen como una "película vítrea", menos quebradiza que el metacrilato puro y más fuerte que el CuAAC puro a temperaturas más altas. Las películas fabricadas con este material IPN también exhiben memoria de forma, cuando se deforman,se puede devolver a su tamaño y forma originales con 15 minutos de calentamiento a 80 grados Celsius.
Este enfoque de luz azul para formar redes de polímeros interpenetrantes ahorra tiempo y energía, pero esas no son sus únicas ventajas. Por un lado, este enfoque permite que Kloxin y Shete controlen el par de reacciones químicas con mayor precisión, lo que les permite modelar elredes poliméricas en formas complejas. Este método rápido también evita que los ingredientes se separen de una manera que de otra manera podría interferir con la formación de una red polimérica interpenetrante.
Además, el nuevo proceso no requiere ninguno de los disolventes o aditivos que se usan comúnmente en la fabricación de plásticos, que a menudo se agregan para evitar la fractura por fragilidad. Los materiales informados por Kloxin y Shete exhiben una tenacidad mejorada que supera esta fragilidad sin disolventes ni aditivos, lo que también hacees un enfoque sintético más ecológico.
El equipo ha presentado una patente provisional para el método descrito en el nuevo artículo. "Estas químicas podrían unirse a otras moléculas", dijo Kloxin, y el equipo probará sus aplicaciones para formar hidrogeles, materiales dentales y otras redes de polímeros.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :