تعجب! پیوندهای ضعیف تر می توانند پلیمرها را قوی تر کنند

اولین بار در 22 ژوئن 2023 توسط با.

بنابراین لطفاً مسدود کننده تبلیغات خود را برای سایت ما خاموش کنید.

این پروژه از همکاری طولانی مدت جانسون، کریگ و پروفسور دانشگاه دوک، مایکل روبینشتاین، که نویسنده ارشد مقاله نیز هست، شکل گرفت. نویسنده اصلی مقاله، شو وانگ، فوق دکترای MIT است که دکترای خود را دریافت کرده است. در دوک

ضعیف ترین حلقه

در یک مطالعه در سال 2021، کریگ، روبینشتاین و پروفسور MIT، بردلی اولسن، برای اندازه گیری استحکام این پلیمرها با یکدیگر همکاری کردند. همانطور که انتظار داشتند، آنها دریافتند که وقتی از اتصال دهنده های انتهایی ضعیف تری برای نگه داشتن رشته های پلیمری در کنار هم استفاده می شود، ماده ضعیف تر می شود. آن پیوندهای ضعیف‌تر، که حاوی مولکول‌های حلقوی به نام سیکلوبوتان هستند، می‌توانند با نیروی بسیار کمتری نسبت به پیوندهایی که معمولاً برای اتصال به این بلوک‌های ساختمانی استفاده می‌شوند، شکسته شوند.

جرمیا جانسون، استاد شیمی در MIT و می‌گوید: «اگر می‌توانید یک تایر لاستیکی را 10 برابر در برابر پارگی مقاوم‌تر کنید، این می‌تواند تأثیر شگرفی بر طول عمر لاستیک و میزان ضایعات میکروپلاستیکی که جدا می‌شود داشته باشد. یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه که اخیرا انجام شده است منتشر شده که در علوم پایه.

کریگ می‌گوید: «در اینجا چیزهای زیادی برای بررسی در مورد اینکه چه سطحی از پیشرفت را می‌توان در انواع دیگر مواد به دست آورد و بهترین استفاده از آن را بررسی کرد.

این پلیمرهای لاستیکی مانند معمولاً در قطعات خودرو استفاده می شوند و همچنین اغلب به عنوان جوهر برای اشیاء چاپ شده با چاپ سه بعدی استفاده می شوند. محققان اکنون در حال بررسی گسترش احتمالی این رویکرد به انواع دیگر مواد مانند تایرهای لاستیکی هستند.

جانسون می‌گوید: «ساختار و خواص یکسان دو ماده در سطح شبکه، اما تفاوت تقریباً بزرگی در پارگی داشته باشند، بسیار نادر است.

کار این گروه بر روی استحکام پلیمری بخشی از یک مرکز سرمایه گذاری شده توسط بنیاد ملی علوم به نام the است مرکز شیمی شبکه های بهینه مولکولی. ماموریت این مرکز که توسط کریگ هدایت می شود، بررسی چگونگی تاثیر خواص اجزای مولکولی شبکه های پلیمری بر رفتار فیزیکی شبکه ها است.

با تشکر،
خلاصه کیفیت

منبع: https://www.qualitydigest.com/inside/innovation-article/surprise-weaker-bonds-can-make-polymers-stronger-071823.htmlمحققان اکنون در حال بررسی هستند که آیا این رویکرد می تواند برای بهبود چقرمگی مواد دیگر از جمله لاستیک مورد استفاده قرار گیرد یا خیر.

الاستومرهای پلی‌اکریلات شبکه‌های پلیمری هستند که از رشته‌های آکریلات ساخته شده‌اند که توسط مولکول‌ها به هم متصل می‌شوند. این بلوک‌های ساختمانی را می‌توان به روش‌های مختلف به یکدیگر متصل کرد تا موادی با خواص متفاوت ایجاد کنند.

مزیت قابل توجه این روش این است که به نظر نمی رسد هیچ یک از خواص فیزیکی دیگر پلیمرها را تغییر دهد.

استفن کریگ، استاد شیمی در دانشگاه دوک که همچنین نویسنده ارشد این مقاله است، می‌گوید: مهندسان پلیمر می‌دانند که چگونه مواد را سخت‌تر کنند، اما همیشه شامل تغییر برخی ویژگی‌های دیگر مواد است که نمی‌خواهید تغییر دهید. کاغذ. در اینجا، افزایش چقرمگی بدون هیچ تغییر قابل توجه دیگری در خواص فیزیکی – حداقل آن چیزی که ما بتوانیم اندازه گیری کنیم – انجام می شود و تنها از طریق جایگزینی بخش کوچکی از مواد کلی ایجاد می شود.

جانسون می‌گوید: «اگرچه این پیوندها ضعیف‌تر هستند، اما تعداد بیشتری از آنها در نهایت نیاز به شکستن دارند، زیرا شکاف مسیری را از ضعیف‌ترین پیوندها طی می‌کند که در نهایت مسیر طولانی‌تری است».

مواد سخت

محققان بر این باورند که این اتفاق می‌افتد، زیرا پیوندهای ضعیف‌تر به‌جای اینکه بخشی از خود رشته‌های نهایی باشند، به‌صورت تصادفی بین رشته‌های قوی‌تر در سراسر ماده توزیع می‌شوند. هنگامی که این ماده تا نقطه شکست کشیده می شود، هر شکافی که در ماده منتشر می شود سعی می کند از پیوندهای قوی تر جلوگیری کند و به جای آن از پیوندهای ضعیف تر عبور کند. این به این معنی است که ترک باید پیوندهای بیشتری را نسبت به زمانی که همه پیوندها دارای استحکام یکسانی بودند بشکند.

یکی از معماری هایی که اغلب برای این پلیمرها استفاده می شود شبکه پلیمری ستاره ای است. این پلیمرها از دو نوع بلوک ساختمانی ساخته می شوند: یکی، ستاره ای با چهار بازوی یکسان. دیگری زنجیره ای که به عنوان پیوند دهنده عمل می کند. این اتصال دهنده ها به انتهای هر بازوی ستاره ها متصل می شوند و شبکه ای شبیه تور والیبال ایجاد می کنند.

محققان همچنین نشان دادند که این ترکیب تغییر یافته هیچ یک از خواص دیگر مواد مانند مقاومت در برابر شکستن در هنگام گرم شدن را تغییر نداد.

خلاصه کیفیت برای محتوای آن از خوانندگان هزینه ای دریافت نمی کند. ما معتقدیم که اخبار صنعت برای شما مهم است که کار خود را انجام دهید، و خلاصه کیفیت از کسب و کارهای مختلف پشتیبانی می کند.

در ادامه آن مطالعه، محققان تصمیم گرفتند نوع متفاوتی از شبکه پلیمری را بررسی کنند که در آن رشته‌های پلیمری به جای اتصال در انتها، به رشته‌های دیگر در مکان‌های تصادفی متصل می‌شوند.