研究人員開發(fā)了改變聚合物基本結(jié)構(gòu)的方法
佛羅里達(dá)州立大學(xué)的一個研究小組開發(fā)了一些方法,以改變聚合物的基本結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行操作,從而為在貨物運(yùn)輸和釋放,可回收材料,變形機(jī)器人,抗菌劑等方面的潛在應(yīng)用鋪平了道路。
FSU化學(xué)助理教授Justin Kennemur說:“我們正在通過化學(xué)反應(yīng)使聚合物完全改變其結(jié)構(gòu)。” “在自然界中也會發(fā)生這種情況。想想毛毛蟲如何變成蝴蝶。細(xì)胞機(jī)械改變了天然生物聚合物的設(shè)計(jì),從而改變了它們的性能。這就是我們對合成聚合物所做的。”
聚合物是由化學(xué)相似的重復(fù)單元組成的大分子鏈制成的材料。它們幾乎觸及日常生活的各個部分,包括塑料,橡膠和凝膠等材料,以及DNA和蛋白質(zhì)等天然生物結(jié)構(gòu)。
從總體上看,Kennemur正在努力開發(fā)具有超彈性和超柔軟特性的高性能聚合物,這些聚合物可以用作關(guān)節(jié)或軟骨的替代物。為此,他和他的團(tuán)隊(duì)正在探索現(xiàn)有聚合物如何響應(yīng)刺激并可以進(jìn)行重組以獲得更好性能的邊界。
響應(yīng)于外部刺激而自發(fā)地“解壓縮”或變質(zhì)的聚合物因其在各種應(yīng)用中的潛在用途而受到了科學(xué)家的青睞。但是,這種自發(fā)的惡化(稱為解聚)通常使它們首先很難組裝。
Kennemur改進(jìn)了一種工藝,既可以制造聚合物也可以使其分解,從而完全改變其結(jié)構(gòu)。
Kennemur和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種熱力學(xué)策略,在較低的溫度下(約 -15至0攝氏度)合成大分子,然后在預(yù)熱聚合物之前使其穩(wěn)定。在較高的溫度下,材料可能會因觸發(fā)事件(催化量的釕元素的引入)而解聚,這會導(dǎo)致聚合物解壓縮。
肯納穆爾說:“我們確實(shí)在利用高分子科學(xué)中的基本熱力學(xué)原理方面進(jìn)行了投資,并將其用于將分子轉(zhuǎn)變成各種可能的形狀和化學(xué)形式。” “這是回收這些材料的一種方法,但是它也是一種使它們響應(yīng)并改變其體系結(jié)構(gòu)的方法。這樣做有很多有趣的可能性。”
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