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      中子可以分析聚合物凝膠的不尋常屬性
      
			
      
				2019-07-20 09:23:59
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      化妝品，粘合劑和涂料等產(chǎn)品依賴(lài)于一個(gè)共同的關(guān)鍵組成部分：凝膠。聚合物凝膠是一種具有獨(dú)特性質(zhì)的凝膠類(lèi)型，因其在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的潛在用途而引起了研究人員的興趣。
      

      中子可以分析聚合物凝膠的不尋常屬性
      

      研究表明，改變聚合物凝膠的結(jié)構(gòu)可以顯著影響它們的性質(zhì)，但目前還不清楚為什么。為了了解這種情況發(fā)生的原因和原因，麻省理工學(xué)院(MIT)和能源部(DOE)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)的一組研究人員正在使用中子散射來(lái)深入研究。
      

      聚合物凝膠由聚合物鏈組成，連接它們的連接點(diǎn)。隨著熱力學(xué)條件的改變，連接處的尺寸相對(duì)于連接它們的鏈條而變化。這些變化可以使凝膠變得更強(qiáng)，并產(chǎn)生更好的反應(yīng)特性。為了研究這些關(guān)系，研究人員正在ORNL的散裂中子源 - 美國(guó)能源部科學(xué)用戶(hù)設(shè)施辦公室使用EQ-SANS儀器。
      

      “我們正在努力了解結(jié)合大小的作用以及結(jié)合相互作用如何影響凝膠的機(jī)械性能，”ORNL的博士后研究員Christopher Lam說(shuō)。
      

      聚合物凝膠可用于藥物遞送，因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)適應(yīng)其環(huán)境的變化。例如，具有溫度響應(yīng)特性的聚合物凝膠可以在室溫下容易地流動(dòng)，但隨后在諸如人體的較溫暖環(huán)境中變硬。這些類(lèi)型的凝膠可以幫助確保當(dāng)藥物注入體內(nèi)時(shí)，它會(huì)停留在它要撞擊的區(qū)域。
      

      類(lèi)似地，具有壓力響應(yīng)特性的聚合物凝膠可以設(shè)計(jì)成在注射器中在低壓下容易地流動(dòng)，但隨著凝膠噴射并且壓力增加而變硬。
      

      中子是聚合物凝膠等材料的良好探針，主要是因?yàn)樗鼈儗?duì)氫及其同位素氘的敏感性。研究人員使用一種稱(chēng)為對(duì)比匹配的獨(dú)特技術(shù)，用氘代替了凝膠中的一些氫原子，這使得特定的結(jié)構(gòu)成分被中子突出。
      

      使用EQ-SANS儀器的新型rheo-SANS環(huán)境使研究人員能夠使凝膠受到剪切應(yīng)力 - 剪切應(yīng)力是平行于材料橫截面的應(yīng)力，就像兩塊板相互滑過(guò) - 并觀察結(jié)構(gòu)的相應(yīng)變化。
      

      通過(guò)比較具有大結(jié)點(diǎn)的凝膠結(jié)構(gòu)和具有小結(jié)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如何剪切和變形，研究人員可以開(kāi)始了解凝膠連接的尺寸如何影響凝膠特性。利用他們的發(fā)現(xiàn)，研究人員可以找到開(kāi)發(fā)改進(jìn)的聚合物凝膠的方法。
      

      “如果我們了解凝膠的結(jié)構(gòu)，那基本上會(huì)給我們一個(gè)更好的框架，”林說(shuō)。“那么我們可以說(shuō)'我們需要這種特性，這種化學(xué)設(shè)計(jì)，以及這種成分和濃度的比例'。”
      

      “我總是試圖在我們從根本上做多少以及如何將其應(yīng)用到我們將要使用的東西之間找到平衡點(diǎn)。我正在嘗試?yán)眠@種基本理解來(lái)真正設(shè)計(jì)出更好的生物醫(yī)學(xué)凝膠。”
      

      該實(shí)驗(yàn)的其他研究人員包括麻省理工學(xué)院化學(xué)工程系的首席研究員Bradley D. Olsen，ORNL的Wei-Ren Chen和麻省理工學(xué)院博士后研究員Michelle Calabrese。該研究得到美國(guó)能源部科學(xué)辦公室的支持。
      
			

			
        
      
			
      
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