Concepto para obtener partículas de tamaño y forma uniformes mediante polimerización controlada tanto a nivel molecular como de partículas. Crédito:Stefan Mecking y Manuel Schnitte
Un equipo de investigadores de la Universidad de Konstanz ha demostrado un nuevo procedimiento de polimerización acuosa para generar nanopartículas de polímero con una sola cadena y forma uniforme. cuales, a diferencia de los métodos anteriores, implica altas concentraciones de partículas. Un artículo correspondiente titulado "Nanocristales monocatenarios monodispersos de forma uniforme mediante polimerización catalítica acuosa viva" está listo para su publicación en Comunicaciones de la naturaleza .
Para construir nanomateriales, Se requieren nanopartículas con formas y tamaños uniformes. Si bien las nanopartículas de metal inorgánico u óxido metálico adecuadas para el ensamblaje se pueden generar en una variedad de formas, Hasta ahora ha sido muy difícil fabricar nanopartículas de polímero en formas distintas a las esferas. Stefan Mecking, profesor de ciencia de materiales químicos en la Universidad de Konstanz dice:"En enfoques anteriores, Las partículas monocatenarias se prepararon mediante colapso posterior a la polimerización o se ensamblaron a partir de soluciones de cadenas sintetizadas por separado. Lo que hemos logrado hacer es demostrar la polimerización directa a nanocristales monodispersos monocatenarios de forma uniforme para polietileno, que es el material polimérico sintético más grande e importante ".
Un desafío importante asociado con este enfoque es lograr un crecimiento de partículas y cadenas vivas que se pueda mantener durante varias horas y hasta pesos moleculares muy altos. idealmente para producir nanocristales monocatenarios de polietileno de peso molecular ultra alto. Lograr esto, los investigadores desarrollaron catalizadores avanzados. "Luego, realizamos una serie de pruebas de reactores de presión para identificar las condiciones ideales para mantener la actividad catalítica durante períodos de tiempo más largos y para obtener información sobre el proceso de crecimiento de cadenas y partículas". "explica Mecking". Además de los nuevos catalizadores, el control del estado coloidal de la mezcla de reacción es otro elemento clave para obtener las dispersiones de partículas acuosas deseadas ".
Imágenes TEM de nanocristales de UHMWPE. a – d Nanocristales obtenidos por polimerización acuosa después de diferentes tiempos de reacción que muestran la evolución de tamaño y forma (entradas 1 (a), 3 (b), 5 (c), y 7 (d), Tabla 2); mi, f estructuras en capas con orden de corto alcance formadas por secado de dispersiones de partículas uniformes con diferentes tamaños (entradas 2 (e) y 7 (f), Tabla 2), límites de partículas marcados en rojo.
A diferencia de muchos procedimientos posteriores a la polimerización, el procedimiento de polimerización acuosa elaborado por Stefan Mecking y su equipo produce densidades de alto número de partículas, que son comparables a las dispersiones poliméricas comerciales utilizadas para recubrimientos, pinturas y otras aplicaciones. Usando microscopía electrónica de transmisión (TEM), los investigadores pudieron confirmar que las partículas así generadas están compuestas por una sola cadena, muestran una distribución uniforme de forma y tamaño y no se agregan.
"Si bien nuestros ensamblajes pueden no coincidir completamente con los ensamblajes ampliamente optimizados de nanopartículas inorgánicas, parecen ser muy prometedores, "concluye Mecking". Con el tiempo, nuestros conocimientos sobre la creación de nanocristales poliméricos anisotrópicos mediante polimerización catalítica acuosa pueden permitirnos crear materiales poliméricos basados en el ensamblaje de nanopartículas ".
