Forskere skaber ensartede polymer-nanokrystaller

Et team af forskere fra University of Konstanz har demonstreret en ny vandig polymeriseringsprocedure til fremstilling af polymer nanopartikler med en enkelt kæde og ensartet form, hvilken, i modsætning til tidligere metoder, indebærer høje partikelkoncentrationer. Et tilsvarende papir med titlen "Monodisperse enkeltkædede nanokrystaller med ensartet form ved levende vandig katalytisk polymerisering" er sat til offentliggørelse i Naturkommunikation .

At bygge nanomaterialer, nanopartikler med ensartede former og størrelser er påkrævet. Mens uorganiske metal- eller metaloxid -nanopartikler, der er egnede til samling, kan genereres i forskellige former, det har været meget svært indtil nu at fremstille polymer nanopartikler i andre former end kugler. Stefan Mecking, professor i kemisk materialevidenskab ved universitetet i Konstanz siger, "I tidligere tilgange, enkeltkædede partikler blev fremstillet ved kollaps efter polymerisation eller samlet fra opløsninger af separat syntetiserede kæder. Hvad vi har formået at gøre er at demonstrere direkte polymerisation til enkeltkædede ensformede monodisperse nanokrystaller til polyethylen, som er det største og vigtigste syntetiske polymermateriale. "

En stor udfordring forbundet med denne tilgang er at opnå en levende kæde og partikelvækst, der kan opretholdes i flere timer og op til meget høje molekylvægte, ideelt giver enkeltkædede nanokrystaller af polyethylen med ultrahøj molekylvægt. For at opnå dette, forskerne udviklede avancerede katalysatorer. "Vi gennemførte derefter en række trykreaktortests for at identificere ideelle betingelser for at opretholde katalytisk aktivitet over længere perioder og for at få indsigt i kæde- og partikelvækstprocessen, "forklarer Mecking." Ud over de nye katalysatorer, styring af reaktionsblandingens kolloidale tilstand er et andet nøgleelement ved opnåelse af de ønskede vandige partikeldispersioner. "

I modsætning til mange efterpolymeriseringsprocedurer, den vandige polymeriseringsprocedure udarbejdet af Stefan Mecking og hans team giver høje partikelantalstætheder, som kan sammenlignes med kommercielle polymerdispersioner, der anvendes til belægninger, maling og andre anvendelser. Ved hjælp af transmissionselektronmikroskopi (TEM), forskerne var i stand til at bekræfte, at de således genererede partikler består af en enkelt kæde, vise en ensartet form og størrelsesfordeling og må ikke aggregeres.

"Selvom vores samlinger muligvis ikke fuldt ud matcher de omfattende optimerede samlinger af uorganiske nanopartikler, de ser ud til at være meget lovende, "slutter Mecking." Med tiden, vores indsigt i skabelsen af ​​anisotropiske polymer -nanokrystaller ved hjælp af vandig katalytisk polymerisering kan muliggøre os til at skabe polymermaterialer baseret på nanopartikelsamling. "