Team fremhæver arbejdet med tuning af blokpolymerer til nanostrukturerede systemer

Højtydende materialer muliggør store fremskridt inden for en lang række applikationer fra energiproduktion og digital informationslagring til sygdomsscreening og medicinsk udstyr.

Blokpolymerer, som er to eller flere polymerkæder med forskellige egenskaber knyttet sammen, vise stort løfte for mange af disse applikationer, og en forskergruppe ved University of Delaware har gjort betydelige fremskridt i deres udvikling i løbet af de sidste mange år.

"Vi bruger syntese, bearbejdnings- og karakteriseringsmetoder, der er robuste og bredt anvendelige, med henblik på at skalere disse metoder for at lette den fremtidige industrielle vedtagelse af blokpolymerer, "siger Thomas H. Epps, III, der leder gruppen.

Epps, hvem er Thomas og Kipp Gutshall professor i kemi og biomolekylær teknik og professor i materialevidenskab og teknik ved UD, og to af hans kandidatstuderende, Melody Morris og Thomas Gartner, for nylig offentliggjort en artikel, der fremhæver dette arbejde i Makromolekylær kemi og fysik . Stykket var en "Talent" indsendelse, en unik artikeltype dedikeret til unge forskere.

Artiklen fremhæver Epps -gruppens arbejde med det formål at indstille og karakterisere blokpolymerer i store og tynde filmgeometrier. Gruppen har udnyttet ekspertise inden for polymerkemi, polymer fysik, kemiteknik og materialevidenskab til at manipulere faseadfærden, termiske overgange og mekaniske og transportegenskaber af blokpolymerer for at optimere materialedesign.

"Vores mål var at vise, hvordan en virkelig tværfaglig tilgang kan hjælpe med at løse problemer i udviklingen af ​​næste generations materialer-en udvikling, der kræver samtidig overvejelse af struktur, egenskaber og behandling, "Siger Epps.

Han peger på batteriteknologier som et eksempel.

Batterimembraner, og de tilhørende elektrolytter, bruges til at muliggøre iontransport til energilagring og generationsapplikationer kan tilbyde høj ydelse med hensyn til hurtig opladning, lang levetid og minimal selvudladning. Imidlertid, disse fordele ledsages ofte af sikkerhed - f.eks. eksplosion og brand - og miljøhensyn.

"Vi vil designe disse membraner, så vi kan opnå det samme, eller bedre, ydeevne som nuværende teknologier, samtidig med at det reducerer risikoen for eksplosioner og andre katastrofale fejl, "Siger Epps." På samme tid, vi vil gerne udvikle evnen til at behandle disse materialer ved lavere temperaturer og med reducerede mængder af skadelige opløsningsmidler. Med andre ord, vi ønsker at reducere defekter og afbøde trusler mod miljøet gennem kontrol af fabrikationen. "

En tilgang, som Epps -gruppen tager, er brugen af ​​nanoskala strukturer til at forbedre både enhedens ydeevne og behandling. At gøre dette, de har udviklet højtydende og kombinatoriske beregningsmetoder, der gør det muligt at visualisere nanoskala strukturer med relativt billige optiske teknikker.

"I bund og grund, denne fremgangsmåde gør det muligt for os at minimere antallet af prøver, der skal måles med dyre teknikker såsom atomkraftmikroskopi og transmissionselektronmikroskopi, "Siger Epps.

Gruppen har også udviklet universelle designregler - det vil sige, dem, der kan anvendes på en række forskellige typer overflader og polymerer - for at forstå nøglefaktorer, der forbinder overfladeegenskaber med nanostrukturdannelse.

"Disse regler sætter os i stand til at forudsige, hvilke polymerer der vil fungere godt med hvilke overflader, så, for eksempel, vi kan skabe selvrensende belægninger, der kan modstå fingeraftrykspletter på berøringsskærme, "Siger Epps.

Epps leder også et forsøg på at lave nanoskala mønstre med blokpolymerer som et billigt alternativ til litografiske metoder, der i øjeblikket bruges til at fremstille elektroniske enheder.

"Med alt dette arbejde, Jeg tror, ​​at de ting, der adskiller os fra hinanden, er de universelle tilgange, inddragelse af fælles eksperiment og teoriindsats, og vores unikke fokus på kombineret kemi, fysik, og forarbejdningskendskab til at fremskynde materialedesign, " han siger.