Los materiales de alto rendimiento están permitiendo avances importantes en una amplia gama de aplicaciones, desde la generación de energía y el almacenamiento de información digital hasta la detección de enfermedades y dispositivos médicos.
Los polímeros en bloque, que son dos o más cadenas de polímeros con diferentes propiedades unidas entre sí, muestran una gran promesa para muchas de estas aplicaciones, y un grupo de investigación de la Universidad de Delaware ha logrado avances significativos en su desarrollo en los últimos años.
"Estamos utilizando métodos de síntesis, procesamiento y caracterización que son robustos y ampliamente aplicables, con miras a escalar estos métodos para facilitar la futura adopción industrial de polímeros de bloque", dice Thomas H. Epps, III, quien lidera el grupo.
Epps, quien es el Profesor Thomas and Kipp Gutshall de Ingeniería Química y Biomolecular y profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la UD, y dos de sus estudiantes graduados, Melody Morris y Thomas Gartner, recientemente publicaron un artículo destacando este trabajo Química y física macromolecular . La pieza era una presentación de "Talento", un tipo de artículo único dedicado a jóvenes científicos.
El artículo destaca el trabajo del grupo Epps destinado a ajustar y caracterizar los polímeros de bloque en geometrías de película delgada y a granel. El grupo ha aprovechado la experiencia en química de polímeros, física de polímeros, ingeniería química y ciencia de materiales para manipular el comportamiento de fase, las transiciones térmicas y la mecánicay propiedades de transporte de polímeros en bloque para optimizar el diseño de materiales.
"Nuestro objetivo era mostrar cómo un enfoque verdaderamente multidisciplinario puede ayudar a resolver problemas en el desarrollo de materiales de próxima generación, un desarrollo que requiere una consideración simultánea de la estructura, las propiedades y el procesamiento", dice Epps.
Señala las tecnologías de batería como ejemplo.
Las membranas de la batería y los electrolitos asociados, utilizados para permitir el transporte de iones para aplicaciones de almacenamiento y generación de energía pueden ofrecer un alto rendimiento en términos de carga rápida, larga vida útil y autodescarga mínima. Sin embargo, estos beneficios a menudo van acompañados de seguridad:por ejemplo, explosión e incendio, y preocupaciones ambientales.
"Queremos diseñar estas membranas para que podamos lograr el mismo rendimiento, o mejor, que las tecnologías actuales y al mismo tiempo reducir el potencial de explosiones y otras fallas catastróficas", dice Epps. "Al mismo tiempo, nos gustaríapara desarrollar la capacidad de procesar estos materiales a temperaturas más bajas y con cantidades reducidas de solventes nocivos. En otras palabras, queremos reducir los defectos y mitigar las amenazas al medio ambiente a través del control de la fabricación ".
Un enfoque que está tomando el grupo Epps es el uso de estructuras a nanoescala para mejorar tanto el rendimiento como el procesamiento del dispositivo. Para ello, han desarrollado métodos computacionales combinatorios y de alto rendimiento que permiten visualizar estructuras a nanoescala con un costo óptico relativamente bajo.técnicas.
"Básicamente, este enfoque nos permite minimizar la cantidad de muestras que deben medirse con técnicas costosas como la microscopía de fuerza atómica y la microscopía electrónica de transmisión", dice Epps.
El grupo también ha desarrollado reglas de diseño universal, es decir, aquellas que son aplicables a varios tipos diferentes de superficies y polímeros, para comprender los factores clave que vinculan las características de la superficie con la formación de nanoestructuras.
"Estas reglas nos permiten predecir qué polímeros funcionarán bien con qué superficies, por lo que, por ejemplo, podemos crear recubrimientos autolimpiables que puedan resistir las manchas de huellas digitales en las pantallas táctiles", dice Epps.
Epps también está liderando un esfuerzo para hacer patrones a nanoescala con polímeros de bloque como una alternativa de bajo costo a los enfoques litográficos que se usan actualmente para fabricar dispositivos electrónicos.
"Con todo este trabajo, creo que las cosas que nos diferencian son los enfoques universales, la inclusión de experimentos conjuntos y esfuerzos teóricos, y nuestro enfoque único en química combinada, física y conocimiento de procesamiento para acelerar el diseño de materiales"él dice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Original escrito por Diane Kukich. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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