تعجب! پیوندهای ضعیف تر می توانند پلیمرها را قوی تر کنند
از آنجایی که این شبکه پلیمری کشیده می شود، پیوندهای ضعیف تر (آبی) نسبت به رشته های پلیمری قوی راحت تر می شکند و انتشار ترک در مواد را دشوارتر می کند. تصویر توسط محققان، ویرایش شده توسط MIT News
هنگامی که نیرو اعمال می شود، یک الاستومر پلی آکریلات اصلاح شده (سمت چپ) نسبت به همان ماده ساخته شده به روش سنتی (راست) زمان بیشتری برای پاره شدن طول می کشد. با حسن نیت از محققان.
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.
جانسون می‌گوید: «ساختار و خواص یکسان دو ماده در سطح شبکه، اما تفاوت تقریباً بزرگی در پارگی داشته باشند، بسیار نادر است.
قول ما: خلاصه کیفیت فقط تبلیغات ثابتی را نشان می دهد که هرگز محتوا را پوشش نمی دهد یا پوشان نمی دهد. آنها هرگز سر راه شما قرار نمی گیرند. آنها برای خواندن شما وجود دارند یا نه.
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.
آ تیمی از شیمیدانان از MIT و دانشگاه دوک یک راه غیرمعمول برای قوی‌تر کردن پلیمرها کشف کرده‌اند: چند پیوند ضعیف‌تر را به مواد وارد کنید.
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».
با این حال، کسی باید برای این محتوا هزینه کند. و اینجاست که تبلیغات وارد می‌شود. بیشتر مردم تبلیغات را یک مزاحم می‌دانند، اما آنها علاوه بر اینکه به شرکت‌های رسانه‌ای اجازه می‌دهند سرپا بمانند، عملکرد مفیدی نیز دارند. آنها شما را از محصولات و خدمات جدید مرتبط با صنعت خود آگاه می کنند. همه تبلیغات در خلاصه کیفیت مستقیماً برای محصولات و خدماتی که اکثر خوانندگان ما به آن نیاز دارند اعمال شود. شما تبلیغات خودرو یا مکمل های سلامتی را نخواهید دید.
بنابراین لطفاً مسدود کننده تبلیغات خود را برای سایت ما خاموش کنید.
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.
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.
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.
با استفاده از این رویکرد، محققان نشان دادند که پلی‌اکریلات‌هایی که دارای پیوندهای ضعیف‌تر هستند، 9 تا 10 برابر سخت‌تر از پلی‌اکریلات‌های ساخته‌شده با مولکول‌های پیوند متقابل قوی‌تر پاره می‌شوند. این اثر حتی زمانی به دست آمد که پیوندهای عرضی ضعیف تنها حدود 2% از ترکیب کلی ماده را تشکیل می دادند.
محققان با کار با نوعی پلیمر به نام الاستومرهای پلی آکریلات دریافتند که آنها می توانند مقاومت مواد در برابر پارگی را تا ده برابر افزایش دهند، صرفاً با استفاده از یک نوع ضعیف تر از پیوند متقابل برای اتصال برخی از بلوک های ساختمانی پلیمری.
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.
تاریخ انتشار : سه شنبه ۲۷ تیر ۱۳۹۲ – ۱۲:۰۲
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.
محققان 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.
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.
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.
این بار، زمانی که محققان از اتصال دهنده های ضعیف تری برای اتصال بلوک های ساختمانی آکریلات به یکدیگر استفاده کردند، دریافتند که این ماده در برابر پاره شدن بسیار مقاوم تر شد.
مزیت قابل توجه این روش این است که به نظر نمی رسد هیچ یک از خواص فیزیکی دیگر پلیمرها را تغییر دهد.
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.
نوآوری
تعجب! پیوندهای ضعیف تر می توانند پلیمرها را قوی تر کنند
رویکرد جدید دیگر خواص فیزیکی پلیمرها را تغییر نمی دهد
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.
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
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.
