Những vật liệu polyme mới

12:00' AM - Chủ nhật, 11/03/2007

Bàn chải polyme cỡ nano

Các nhà nghiên cứu tại Đại học tổng hợp Carnegie Mellon, Pensylvania, Mỹ,đã chế tạo những chiếc "bàn polyme hóa xúc tác có tính cách mạng. Những chiếc bàn chải cỡ nano này có những ứng dụng tiềm năng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, kể cả y học, máy vi tính và công nghệ môi trường. Chúng có có cấu trúc nano được kiểm soát, được chế tạo bằng cách áp dụng quy trình polyme hóa gốc chuyển nguyên tử (ATRP). Trong quá trình ATRP, sự phát triển của từng chuỗi polyme được kiểm soát một cách đồng đều. ATRP cho phép thiết kế các vật liệu với những đặc tính hóa học và cấu trúcđặc biệt. Cấu trúc polyme liên hợp được xây dựng bằng cách bổ sung mỗi lần một monome vào chuỗi polyme đang phát triển nhờ tương tác giữa các đầu của chuỗi với chất xúc tác Quá trình này có thể được ngừng lại hoặc tái khởi động theo ý muốn bằng cách thay đổi nhiệt độ và các điều kiện khác. Điều này cho phép kiểm soát chính xác thành phần và cấu trúc của chuỗi polyme.

Nhóm nghiên cứu trên đã sử dụng ATRP để tạo ra những chiếc bàn chải polyme có khả năng thay đổi sự đáp ứng đối với các điều kiện môi trường khác nhau, ví dụ nhiệt độ hoặc áp suất, theo những cách có tính chọn lọc cao. Những vật liệu polyme này được coi là những vật liệu siêu mềm và có tính đàn hồi cao, vì chúng mềm hơn cao su 100 lần. Những vật liệu khác duy nhất có độ mềm cao như vậy là các keo hydrogel. Nhưng khác với hydrogel - vật liệu được sừ dụng để sản xuất kính áp tròng, các polyme loại mới không bị "khô" khi môi trường thay đổi, vì tất cả các phần trong cấu trúc của chúng đều được liên kết theo kiểu đồng hóa trị. Những cấu trúc này sẽ rất lý tưởng để phát triển các vật liệu làm da nhân tạo hoặc chữa lành vết thương, hoặc để thayđổi sự đáp ứng xúc giác của các bề mặt.

Nhóm nghiên cứu cũng tạo ra những cấu trúc bàn chải khác, chúng được phát triển từ các hạt thủy tinh hoặc vàng cỡ nano, tạo thành những cấu trúc dạng vành, kết hợp các vật liệu hữu cơ và vô cơ ở cấp nano thông qua các liên kết đồng hóa trị rất mạnh.

Nhiều vật liệu lai tổng hợp cỡ vĩ mô hoặc vi mô, kết hợp các hợp chất hữu cơ và vô cơ, cũng khábền, nhưng chúng có thể bị vỡ khi chịu ứng lực. Trong khi đó, các vật liệu lai cỡ nanođược chế tạo bằng quy trình ATRP là những vật liệu đặc biệt bền và không bị nứt vỡ.

Polyme của vi khuẩn

Một loại polyeste thường có trong nhiều loại vi khuẩn có thể được sử dụng như vật liệu chất dẻo cho nhiều ứng dụng khác nhau, từ vật liệu bao bìđến dụng cụ y sinh học. Đây là polyme được biết đến như polyβ-hydroxybu- tyrat) hoặc PHB. Một nhóm nghiên cứu tại Đại học tổng hợp Cornell, New York, Mỹ, đã phát hiện một phương pháp đơn giản để sản xuất loại polyme có thể phân hủy sinh học này. Nhóm này đã phát triển quy trình tổng hợp PHB với hiệu quả cao.

PHB - một loại polyeste nhiệt dẻo - là polyme tồn tại phổ biến trong tự nhiên, nhất là trong một số loại vi khuẩn. Trong vi khuẩn, polyme này được hình thành giữa các tế bào và được sử dụng như một dạng lưu trữ cacbon và nănglượng. Nó có nhiều tính chất vật lý và cơ học của propylen dẫn xuất từ dầu mỏ, nhưng vớiưu điểm là có thể phân hủy sinh học. PHB thường được sản xuất theo quy trình sinh học tốn kém và tiêu hao nhiều năng lượng. Có một số quy trình thay thế để sản xuất PHB, trongđó bao gồm phương pháp oxy hóa Bayer -Villiger đối với các đồng trùng hợp propy- len/CO đẳng cấu, hydro hóa polyeste không no, polyme hóa keten đi me và R-β-butyrolac- ton (R-BBL),...

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Cornell đã tập trung vào việc phát triển chất xúc tác mớiđể sản xuất monome R-β-butyrolac- ton (R-BBL) theo phương pháp cacbonyl hóa epoxit. Chất xúc tác mới này có thành phần chính là coban và nhôm, nó có khả năng hỗ trợ việc bổ sung CO vào propylen oxit để tạo thành R- BBL, nguyên liệu quan trọng cho sản xuất PHB theo phương pháp polyme hóa. Bằng cách sử dụng dạng không đối xứng của propylen oxit, các nhà nghiên cứu đã có thể nhanh chóng tạo ra R-BBL. Họ tin rằng, nếuđược hoàn thiện và áp dụng ở quy mô lớn, quy trình này sẽ có khả năng cạnh tranh hiệu quả với các quy trình sản xuất PHB khác.

Điôt phát quang

Một trong những thách thức chính trong sản xuất các điôt phát quang hữu cơ với giá thành thấp là lớp phát và truyền điện tử phảiđược chế tạo trong điều kiện chân không cao. Nhóm nghiên cứu tại Viện công nghệ Georgia, Atlanta, Mỹ, đã gắn nhôm tris (8- hydroxyquinolin) (Alq3) vào khung polyme đế có thể xử lý polyme này theo quy trình hòa tan mà không cần điều kiện chân không. Họ đã tạo ra monome chức có chứa Alq3. Alq3 nàyđược liên kết đồng hóa trị với khung poly(nor- bornen). Vật liệu mới này có thể dùng.để chế tạo điôt phát quang cho màn hình phẳng, nó có những tính chất quang học tương đươngnhững vật liệu được sản xuất theo phươngpháp truyền thống, nhưng giá thành sản xuất sẽ thấp hơn và khả năng gia công dễ hơn.

H.V

Theo Chemistry & lndustry News

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)