Reticulación térmica dual y fotoeléctrica de cadenas de polímeros para la síntesis de elastómeros versátiles. Científicos de Japón lograron desarrollar una película de elastómero con elasticidad ajustable mediante un proceso de reticulación térmica y fotoinducida de dos pasos que permitió el control de la rigidez en función del tiempo de exposición a la radiación UV. Crédito:Mikihiro Hayashi del Instituto de Tecnología de Nagoya
Elastómeros o polímeros elásticos, materiales con alta elasticidad, son ampliamente utilizados para aplicaciones en industrias, como automotriz, fabricación, y petróleo y gas. El grado de elasticidad de estos materiales, denotado por un parámetro conocido como "módulo de Young, "depende del grado de reticulación entre las capas de polímero constituyentes, de manera que una reticulación más alta conduce a una mayor rigidez, y, Sucesivamente, implica un módulo de Young grande.
Las diferentes aplicaciones requieren elastómeros de diferente rigidez. Por ejemplo, El módulo de Young deseable para neumáticos es diferente al de tuberías y mangueras. Hasta aquí, para elastómeros convencionales, una vez que tiene lugar la reticulación de las cadenas de polímero, sus propiedades no se pueden cambiar, requiriendo que las industrias fabriquen diferentes elastómeros para diferentes aplicaciones. Pero, ¿y si pudiéramos preparar un único elastómero con propiedades versátiles para una variedad de aplicaciones?
En un nuevo estudio publicado en Polímero , Dr. Mikihiro Hayashi del Instituto de Tecnología de Nagoya, Japón, y sus colegas ahora lo han hecho. El equipo ha sintetizado con éxito una película de elastómero cuyo alargamiento se puede controlar mediante la foto reacción posterior a la preparación para adaptarse a la aplicación deseada. por lo tanto, ahorrando tiempo, costo y recursos humanos.
Para desarrollar este elastómero, los científicos equiparon un poliéster (polímero que tiene un grupo éster) con grupos termorreactivos y fotorreactivos, que reaccionan al calor y la luz, respectivamente. Luego siguieron un proceso de dos pasos en el que los grupos termorreactivos primero experimentaron reticulación térmica y luego el grupo fotorreactivo formó reticulaciones en presencia de luz ultravioleta. Los científicos observaron que el material obtenido después de la reticulación térmica era suave y flexible, pero cuando se trata más con luz ultravioleta, el material aumentó en rigidez dependiendo del tiempo de exposición. De hecho, cuando se expone durante 30 minutos, ¡El módulo de Young del material aumentó en dos órdenes de magnitud!
Propiedades de tracción y comportamiento de fisuras en elastómeros no homogéneos estampados horizontales y verticales. Iluminando selectivamente la película de elastómero usando hendiduras de fotomáscaras estampadas, los científicos fabricaron películas con patrones verticales que mostraron un comportamiento de fractura interesante caracterizado por una supresión de grietas en las secciones blandas. Crédito:Mikihiro Hayashi del Instituto de Tecnología de Nagoya
Este hallazgo sin precedentes emocionó a los científicos. El Dr. Hayashi afirma:"Al desarrollar este elastómero con doble reticulación térmica y fotoeléctrica, Demostramos que es posible el ajuste posterior a la preparación de la resistencia a la tracción de los materiales. Estábamos intrigados por seguir explorando los beneficios de este material ".
Respectivamente, diseñaron películas de elastómero con patrones no homogéneos del módulo de Young mediante iluminación UV selectiva. Los científicos lograron esto usando rendijas de fotomáscaras horizontales y verticales, creando patrones de secciones blandas y rígidas. Al probar las películas con patrones horizontales bajo tensión, las secciones rígidas apenas mostraron deformaciones, mientras que las secciones blandas mostraron un alargamiento 5 veces mayor. Asombrosamente, sin embargo, las películas modeladas verticalmente mostraron una excelente tenacidad y retrasaron la propagación de grietas. Mientras que una grieta en una película completamente rígida se propaga instantáneamente, una grieta en la película no homogénea se detuvo al llegar a la sección blanda. Cuanto mayor sea el número de patrones, cuanto más lento fue el crecimiento de la grieta.
"Nuestros hallazgos pueden proporcionar información útil para desarrollar nuevas metodologías para controlar el comportamiento de fractura de elastómeros, "comenta el Dr. Hayashi, hablando de las ramificaciones prácticas de su estudio. "Además, nuestra técnica podría ayudar a ahorrar el consumo excesivo de productos químicos, y resolver problemas asociados con el agotamiento de los recursos petroleros, " él añade.
