Mavi Işık Üzerinde Mühendislik
Delaware Üniversitesi araştırmacıları, yeni geliştirdikleri polimerleşme tekniğini kullanarak üniversite logosunu hazırladılar.
Delaware Üniversitesi’ndeki bir grup mühendis, geleneksel yöntemlerin dışında daha kolay, çabuk ve sürdürülebilir şekilde iç içe geçmiş polimer ağları oluşturmak için bir metod geliştirdiler. Sırları mı? Mavi ışık.
Malzeme bilimi ve mühendisliği üzerine araştırma görevlisi olan mezun Abhishek Shete ve malzeme bilimi ve mühendisliği ile kimya ve biyomoleküler mühendislikte yardımcı doçent olan Christopher Kloxin, yöntemlerini Polimer Kimyası’nın 24. sayısının kapağında öne çıkan “CuAAC ve metakrilat reaksiyonlarını kullanarak mavi ışık tetiklemeli iç içe geçmiş polimerik ağ (IPN)” adlı makalede açıklıyor
Molekül zincirlerinden oluşan polimerler, gıdadan giyime, otomobile kadar her şeyde bulunur. Farklı ve özgün özelliklere sahip iki veya daha fazla polimer zinciri, polimerlerden yüksek güç ve dayanıklılık gibi olumlu mekanik özellikleri bir araya getirerek iç içe geçmiş polimerik ağlar oluşturmak için birbirine bağlanabilir.
Shete, “Diş kompozitlerinden, otomobil tamponlarından ilaç dağıtım materyallerine kadar bu kimyasallar bağımsız olarak geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılabilir” diye açıklıyor.
Bununla birlikte, polimerleri birbirine bağlama süreci basit değildir. Bağlama süreci genellikle iki adımdan oluşan uzun bir süreç veya yükseltilmiş sıcaklıklarda ve daha uzun zaman aralıklarında indüklenen bir adımlı süreç yoluyla başlatılan iki kimyasal reaksiyon gerekir.
Kloxin ve Shete’in geliştirdiği yöntem, oda sıcaklığında ve ortam koşullarında hızla çalışan tek adımlık yöntemdir. Olay yeri incelemede bazı vücut sıvılarını tespit etmek için kullanılan mavi LED ışığına benzer 470 nanometre mavi ışık kullanıyorlar. Bu ışık, kamforokinon adı verilen fotosensitizer ve amin adı verilen bir etkinleştiriciyle birlikte reaksiyonları tetikler. Bu malzemeler, polimerik diş kompozitlerinde boşlukları doldurmak için sıklıkla kullanılmaktadır.
Işık, iki kimyasal reaksiyonu fotostimüle etmek için malzemelere ışıma yapar ama aynı anda değil. İlk reaksiyon bakır ile katalize edilmiş azid-alkin siklo katlı (CuAAC) click polimerizasyonu adı verilen bir reaksiyondur. Bu reaksiyon bakır tarafından kolaylaştırılır ve polimerleşme bu aşamada meydana gelir. Sonraki reaksiyon olan metakrilat polimerizasyonu ise büyüyen bir zincire bağlantı eklemek gibi plastik benzeri malzeme oluşturan bir reaksiyondur. Kloxin, mavi ışığın sıralı reaksiyonları indükleme biçiminde benzersiz bir yol olduğunu belirtiyor.
Sonuç, saf metakrilattan daha az kırılgan olan ve yüksek sıcaklıktaki saf CuAAC’den daha güçlü olan Kloxin ve Shete’in “camsı bir film” olarak tanımladığı bir materyaldir. Bu IPN malzemeden yapılmış filmler de şekil belleği sunuyor -deforme olduğunda orijinal boyutlarına ve şekline 80 derece Celcius’ta 15 dakika ısıtılarak geri getirilebilir.
İç içe geçmiş polimer ağları oluşturmak için bu mavi ışık yaklaşımı zamandan ve enerjiden tasarruf sağlar, ancak bu onların tek avantajı değildir. Birincisi, bu yaklaşım Kloxin ve Shete’in polimer ağlarını karışık şekillere dönüştürmelerine izin vererek kimyasal reaksiyon çiftlerini daha hassas bir şekilde kontrol etmelerini sağlar. Bu hızlı yöntem aynı zamanda bileşenlerin iç içe giren bir polimer ağının oluşumuna müdahale edebilecek şekilde ayrılmalarını önler.
Buna ek olarak, bu yeni süreç plastik imalatında genellikle kırılmayı önlemek için yaygın kullanılan çözücülerden veya katkı maddelerinden hiçbirini gerektirmez. Kloxin ve Shete tarafından rapor edilen malzemeler, herhangi bir çözücü veya katkı maddesi olmaksızın bu kırılganlığın üstesinden gelen gelişmiş sertlik sergilemekte ve aynı zamanda daha yeşil sentetik bir yaklaşım sağlamaktadır.
Ekip, yeni raporda açıklanan yöntem için geçici bir patent hazırladı. Kloxin, “Bu kimyasallar diğer moleküllere yapışabilir” dedi. Ekip hidrojel, diş malzemeleri ve diğer polimer ağlarını oluşturmak için uygulamalarını test edecek.
Kaynak : sciencedaily.com
