改进正面聚合技术以制造各种应用材料

伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的研究人员改进了正面聚合技术,该技术中少量的热量触发了移动的反应波,从而产生了聚合材料。新方法可以更好地控制其热和机械性能,从而使材料范围更广。

论文“具有可调节热力学性能的弹性体和热固性材料的快速合成”已发表在ACS Macro Letters上,并被ACS编辑选择。

Maybelle Leland Swanlund主席兼材料科学与工程学系系主任Nancy Sottos说:“以前的大多数研究都是针对较硬的材料。这是首次将额叶聚合用于合成橡胶材料。”他还领导了贝克曼先进科学技术研究所的自主材料系统小组。“这项新技术使我们能够进行更多控制,并使材料在强度和刚度方面具有良好的工程特性。”

研究人员使用了两种单体的混合物,即1,5-环辛二烯和二环戊二烯,以制造适合各种应用的材料。

AMS旗下Sottos Group的研究生Leon Dean说:“这些材料在化学上与轮胎所用的相似。“传统上,橡胶的合成需要有机溶剂,多个步骤和大量能量,这对环境不友好。我们的无溶剂制造方法可加快工艺过程并降低能耗。”

使用这项技术,研究人员能够制造出具有形状记忆聚合物手感的材料。当将预变形的聚合物加热到其玻璃化转变温度以上时,即会发生形状记忆效应,这是聚合物从硬的玻璃状材料变为软的橡胶状材料的点。形状的顺序变化是由于各层之间的玻璃化转变温度不同而引起的。

摩尔集团的博士后研究员琼琼说:“我们制成了手形的层状材料,其中每一层中的两种单体的含量不同,因此玻璃化转变温度也不同。” “当您将聚合物加热到最高玻璃化转变温度以上然后冷却时,它会形成一个拳头。再次升高温度时,拳头的手指会依次打开。”

研究人员希望通过改善对聚合物性能的控制来进一步开发该技术。Wu说:“尽管我们已经证明了多种性能的可调性,但要分别调节每种性能仍然是一个挑战。”

迪恩说:“扩大这项技术也将是一个挑战。” “我们的大部分工作都是在实验室规模上完成的。但是,在大规模生产中,本体聚合和正面聚合之间存在竞争。”

“这项研究充分证明了贝克曼研究所的实力,”贝克曼研究所所长,伊肯伯利基金会主席杰夫·摩尔说。“它汇集了对问题有不同看法但有共同目标的两个小组。”

摩尔集团的本科生Omar Alshangiti还通过研究合适的单体组合,制备了大多数样品并测量了正面聚合过程的所有参数,为这项研究做出了重要贡献。

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