Es difícil imaginar la vida cotidiana sin materiales hechos de polímeros sintéticos. Ropa, piezas de automóviles, computadoras o embalajes; todos consisten en materiales poliméricos. Muchos polímeros también están presentes en la naturaleza, como el ADN o las proteínas.
Los polímeros están construidos sobre una arquitectura universal: están compuestos de bloques de construcción básicos llamados monómeros. La síntesis de polímeros implica unir los monómeros para formar largas cadenas. Imagine enhebrar cuentas de vidrio en una cuerda y crear cadenas de diferente longitud y peso.
Procesos de polimerización con límites
Un proceso industrial importante para la producción de polímeros es la polimerización por radicales libres FRP. Cada año, la industria química utiliza FRP para producir 200 millones de toneladas de polímeros de diversos tipos, como el poliacrílico, el cloruro de polivinilo PVC y el poliestireno.
Aunque este método de producción tiene muchas ventajas, también tiene sus limitaciones. FRP produce una mezcla incontrolable de innumerables polímeros de diferentes longitudes; en otras palabras, su dispersión es alta. La dispersión es una medida de cuán uniforme o no uniforme es la longitudde las cadenas de polímeros en un material. Las propiedades del material están determinadas en gran medida por esta dispersión.
En el caso de los polímeros cotidianos, se requieren polímeros con baja y alta dispersión. De hecho, para muchas aplicaciones de alta tecnología, incluyendo productos farmacéuticos o impresión 3D, la alta dispersión puede incluso ser una ventaja.
Polímeros con nuevas propiedades
Sin embargo, si los químicos desean producir materiales poliméricos con propiedades muy específicas, primero deben poder ajustar la dispersión como lo deseen. Esto les permite producir una amplia gama de materiales poliméricos que contienen especies poliméricas uniformes, es decir, tienen unbaja dispersión, o están muy dispersos con una gran cantidad de polímeros de diferentes longitudes. Hasta ahora, esto apenas ha sido posible.
Un grupo de investigadores dirigido por Athina Anastasaki, profesora de Materiales Poliméricos del Departamento de Ciencia de los Materiales, ha desarrollado un método para controlar la polimerización por radicales, lo que permite a los investigadores controlar de manera sistemática y completa la dispersión de los materiales poliméricos. Los resultados de susla investigación se publicó recientemente en la revista Chem .
En el pasado, para poder controlar el proceso de polimerización por radicales al menos en cierta medida, los químicos usarían un solo catalizador. Si bien esto garantiza que las cadenas de polímeros resultantes se alarguen uniformemente, no permite la dispersión generalser controlado como se desee
Dos catalizadores hacen el truco
Ahora los investigadores de ETH emplean simultáneamente dos catalizadores con diferentes efectos: uno es altamente activo y el otro solo ligeramente activo. Esto les permitió ajustar la dispersión precisamente en función de la relación en la que mezclaron los dos catalizadores. Si elmás catalizador activo era más abundante, se producían polímeros más uniformes, lo que significaba que el material resultante tenía baja dispersión. Sin embargo, si el catalizador menos activo era más abundante, se formaba una gran cantidad de moléculas de polímero diferentes.
Este trabajo significa que Anastasaki y su equipo han creado una base para el desarrollo de nuevos materiales poliméricos. Además, su proceso también es escalable; funciona no solo en el laboratorio, sino también cuando se aplica a grandes cantidades de sustancias. Otra ventajade este método es que incluso los polímeros con alta dispersión pueden continuar creciendo una vez que se completa el proceso de polimerización, algo que anteriormente se consideraba imposible
La alta eficiencia y escalabilidad del enfoque ya ha atraído el interés de la industria. Los polímeros producidos con el nuevo proceso podrían utilizarse en medicina, vacunas, cosméticos o impresión 3D.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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