Il est difficile d’imaginer la vie quotidienne sans matériaux en polymères synthétiques. Vêtements, pièces cars, ordinateurs ou emballages – ils sont tous constitués de matériaux polymères. De nombreux polymères sont également présents dans la character, tels que l’ADN ou les protéines.

Les polymères sont construits sur une architecture universelle: ils sont composés de blocs de building de base appelés monomères. La synthèse des polymères implique la liaison de monomères entre eux pour previous de longues chaînes. Imaginez enfiler des perles de verre sur une chaîne et créer des chaînes de différentes longueurs (et poids).

Cultiver des polymères de différentes longueurs

Processus de polymérisation avec limites

Un procédé industriel important pour la output de polymères est la polymérisation radicalaire (FRP). Chaque année, l’industrie chimique utilise le PRF pour produire 200 tens of millions de tonnes de polymères de différents types, tels que le polyacrylique, le chlorure de polyvinyle (PVC) et le polystyrène.

Bien que cette méthode de output présente de nombreux avantages, elle a également ses limites. FRP produit un mélange incontrôlable d’innombrables polymères de différentes longueurs en d’autres termes, sa dispersité est élevée. La dispersion est une mesure de l’uniformité ou de l’uniformité de la longueur des chaînes de polymère dans un matériau. Les propriétés du matériau sont déterminées dans une huge mesure par cette dispersité.

Dans le cas des polymères de tous les jours, des polymères à faible et haute dispersité sont nécessaires. En fait, pour de nombreuses applications de haute technologie, notamment les produits pharmaceutiques ou l’impression 3D, une grande dispersité peut même être un avantage.

Polymères aux nouvelles propriétés

Cependant, si les chimistes veulent produire des matériaux polymères aux propriétés très spécifiques, ils doivent avant tout pouvoir ajuster la dispersité comme souhaité. Cela leur permet de produire une large gamme de matériaux polymères qui contiennent soit des espèces de polymères uniformes, c’est-à-dire qui ont une faible dispersité, soit qui sont hautement dispersés avec un grand nombre de polymères de longueurs différentes. Jusqu’à présent, cela n’a guère été possible.

Un groupe de chercheurs dirigé par Athina Anastasaki, professeur de matériaux polymères au Département des sciences des matériaux, a maintenant développé une méthode de contrôle de la polymérisation radicalaire, permettant ainsi aux chercheurs de contrôler systématiquement et complètement la dispersité des matériaux polymères. Les résultats de leurs recherches ont été récemment publiés dans la revue Chem.

Dans le passé, afin de pouvoir contrôler le processus de polymérisation radicalaire au moins dans une certaine mesure, les chimistes utilisaient un seul catalyseur. Bien que cela garantisse que les chaînes polymères résultantes deviennent uniformément longues, cela ne permet pas de contrôler la dispersité globale comme souhaité.

Deux catalyseurs font l’affaire

Désormais, les chercheurs de l’ETH utilisent simultanément deux catalyseurs aux effets différents – l’un est très actif, l’autre seulement légèrement actif. Cela leur a permis d’ajuster la dispersité précisément en fonction du rapport dans lequel ils ont mélangé les deux catalyseurs. Si le catalyseur in addition actif était moreover abondant, des polymères plus uniformes étaient produits, ce qui signifiait que le matériau résultant avait une faible dispersité. Cependant, si le catalyseur moins actif était furthermore abondant, un grand nombre de molécules de polymère différentes se sont formées.

Ce travail signifie qu’Anastasaki et son équipe ont créé une foundation pour le développement de nouveaux matériaux polymères. De as well as, leur processus est également évolutif il fonctionne non seulement en laboratoire, mais également lorsqu’il est appliqué à de furthermore grandes quantités de substances. Un autre avantage de cette méthode est que même les polymères à haute dispersité peuvent continuer à croître une fois le processus de polymérisation lui-même terminé – ce qui était auparavant considéré comme impossible.

La haute efficacité et l’évolutivité de l’approche ont déjà suscité l’intérêt de l’industrie. Les polymères produits avec le nouveau procédé pourraient être utilisés dans la médecine, les vaccins, les cosmétiques ou l’impression 3D.