Porøse polymerfilm med formhukommelse

Uanset om det er til separationsprocesser, solcelleanlæg, katalyse, eller elektronik, porøse polymermembraner er nødvendige på mange områder. Membraner med mikroporer, der skifter mellem forskellige former og/eller størrelser, ville udvide mulighederne. I journalen Angewandte Chemie , forskere har introduceret en proces, der producerer porøse film lavet af formhukommelsespolymerer med præcise dimensioner. Formen og størrelsen af ​​porerne kan ændres reversibelt med lys. Ingen mekanisk deformation er nødvendig.

Forskere fra East China University of Science and Technology i Shanghai, Kina; Georgia Institute of Technology i Atlanta, USA; og Pusan ​​National University i Pusan, Sydkorea har udviklet en ukonventionel strategi til at forberede fotoskiftbare, porøse film. Deres succes stammer fra en simpel metode baseret på kondensationsmønstre kendt som åndedrætsfigurer. Åndedrætsfigurer dannes, når vanddamp kondenserer som et mønster af små dråber på en kold fast eller flydende overflade, som når du trækker vejret ind i et koldt vindue. Forskere, der arbejder med Shaoliang Lin og Zhiqun Lin, bruger denne effekt til at fremstille en blokcopolymerfilm med højt ordnede honeycomb-porer.

En blok af polymernetværket har fotoresponsive sidekæder med azobenzenenheder, der ændrer deres konformation (cis-trans-isomerisering) som reaktion på lys. Den anden blok kan tværbindes for at fiksere filmens konfiguration. Bestråling med UV-lys eller opvarmning ændrer en del af azobenzenenhederne til den bøjede cis-form, bestråling med synligt lys får grupperne til fortrinsvis at antage den lige transform. Hvis det synlige lys er lineært polariseret, sidekæderne arrangerer sig parallelt. Denne omlejring forårsager forskydning af materialet. Omhyggelig kontrol af polarisationsretningen gør det muligt for forskerne at omdanne de oprindeligt runde mikroporer til en række forskellige former, såsom afrundede rektangler, eller afrundede romber.

Bestråling med UV-lys eller opvarmning fjerner rækkefølgen af ​​sidekæderne, at vende porerne tilbage til deres oprindelige form eller størrelse. Porerne kan skiftes gentagne gange. Ud over, copolymerfilmen kan også først fotokonfigureres til en bestemt poreform, og derefter tværbundet for at opnå en fotoskiftbar film med forskellige indledende poreformer.

Forskerne håber at kunne bruge deres nye produktionsmetode til at gøre robuste, omskiftelige film til elektronik, fotonik, effektive separations- og oprensningsprocesser, og funktionelle biomaterialer til regenerative terapier.