Un par de ingenieros de la Universidad de Delaware ha desarrollado un proceso para formar redes de polímeros entrelazados más fácilmente, de forma rápida y sostenible de lo que permiten los métodos tradicionales. ¿Su ingrediente secreto? Luz azul.

Abhishek Shete, asistente de investigación graduada en ciencia e ingeniería de materiales, y Christopher Kloxin, profesor asistente en ciencia e ingeniería de materiales e ingeniería química y biomolecular, describir su método en un artículo que aparece en la portada del número 24 de Química de polímeros . El artículo se titula "La luz azul de un solo recipiente desencadenó una red polimérica interpenetrante (IPN) resistente usando reacciones de CuAAC y metacrilato".

Polímeros que son materiales hechos de cadenas de moléculas, se encuentran en todo, desde alimentos hasta ropa y automóviles. También se pueden unir dos o más tipos de cadenas poliméricas con diferentes propiedades individuales para formar redes poliméricas interpenetrantes, materiales que a menudo combinan propiedades mecánicas favorables de cada polímero, como alta resistencia y tenacidad.

"Estas químicas se utilizan de forma independiente en una amplia gama de aplicaciones, "a partir de composites dentales, parachoques de automóviles a materiales de administración de fármacos, Dijo Shete.

Sin embargo, el proceso de unir polímeros no es sencillo. Requiere dos reacciones químicas, que normalmente se inician mediante un proceso prolongado de dos pasos o un proceso de un paso inducido a temperaturas elevadas y períodos de tiempo más prolongados.

El método desarrollado por Kloxin y Shete es un paso y funciona rápidamente a temperatura ambiente y condiciones ambientales.

Usan luz azul de 470 nanómetros, que es similar a la luz LED azul que se usa para detectar ciertos fluidos corporales en las investigaciones de la escena del crimen. Esta luz desencadena reacciones con un fotosensibilizador llamado canforquinona y un activador llamado amina. Estos materiales se utilizan comúnmente en compuestos dentales poliméricos para rellenar caries.

La luz irradia los materiales para fotoestimular las dos reacciones químicas, pero no simultáneamente. En primer lugar, se encuentra una reacción llamada polimerización por clic de cicloadición de azida-alquino catalizada por cobre (CuAAC). Esta reacción es facilitada por el cobre, y la polimerización se produce en etapas. La siguiente es una reacción llamada polimerización de metacrilato, que forma un material similar al plástico de una manera similar a agregar eslabones a una cadena en crecimiento. "Esto es único en la forma en que la luz azul induce reacciones secuenciales, "dice Kloxin.

El resultado final es un material que Kloxin y Shete describen como una "película vítrea, "menos quebradizo que el metacrilato puro y más fuerte que el CuAAC puro a temperaturas más altas. Las películas hechas de este material IPN también exhiben memoria de forma, cuando se deforman, se puede devolver a su tamaño y forma originales con 15 minutos de calentamiento a 80 grados Celsius.

Este enfoque de luz azul para formar redes de polímeros interpenetrantes ahorra tiempo y energía, pero esas no son sus únicas ventajas. Para uno, este enfoque permite a Kloxin y Shete controlar el par de reacciones químicas con mayor precisión, permitiéndoles modelar las redes de polímeros en formas complejas. Este método rápido también evita que los ingredientes se separen de una manera que de otro modo podría interferir con la formación de una red polimérica interpenetrante.

Además, el nuevo proceso no requiere ninguno de los disolventes o aditivos comúnmente utilizados en la fabricación de plásticos, a menudo se agrega para prevenir fracturas frágiles. Los materiales informados por Kloxin y Shete exhiben una tenacidad mejorada que supera esta fragilidad sin disolventes ni aditivos. también lo convierte en un enfoque sintético más ecológico.

El equipo ha presentado una patente provisional para el método descrito en el nuevo documento. "Estas químicas podrían unirse a otras moléculas, "Kloxin dijo, y el equipo probará sus aplicaciones para formar hidrogeles, materiales dentales y otras redes de polímeros.