Nagoya-onderzoekers ontwikkelden een spontane polymeernetwerksynthese die de bereiding van gels mogelijk maakte die polymeren met een smalle molecuulgewichtsverdeling bevatten. De gelnetwerken vertoonden zweleigenschappen die reageerden op temperatuur en oplosmiddelconcentratie. Het gerapporteerde proces toont het potentieel aan voor een gemakkelijke bereiding van hoogwaardige materialen die het volledige scala aan polymeergeleigenschappen vertonen, inclusief aanhoudende afgifte, responsiviteit van prikkels, en moleculair zeven, onder anderen.

Polymeergelmaterialen zijn op grote schaal toegepast in de geneeskunde, civiele techniek, architectuur en ruimteverkenning. Hun aantrekkingskracht ligt in het potentieel voor het maken van functionele materialen met consistente eigenschappen, via eenvoudige en gemakkelijk reproduceerbare methoden. Echter, het compromis tussen de eenvoud van de methode en geoptimaliseerde materiaalprestaties betekent dat niet alle gelmaterialen hun potentieel benutten. Nu heeft een groep onderzoekers van de Universiteit van Nagoya een proces ontwikkeld dat het gemak van een spontaan proces combineert met de controle van het hoge molecuulgewicht die nodig is voor het produceren van hoogwaardige materialen. Hun bevindingen werden gepubliceerd in NPG Azië-materialen .

De ongecompliceerde aard van de bereiding van polymeergel maakt ze aantrekkelijk voor tal van toepassingen. Echter, het beheersen van reacties zodat alle polymeermoleculen tot dezelfde lengte groeien en vervolgens op een regelmatige manier verknopen, kan een uitdaging zijn. Er kunnen inconsistenties in de structuur ontstaan, en vertakkingen met een korte keten kunnen optreden tijdens de assemblage van de monomeren, die beide leiden tot materialen van lage kwaliteit.

"We hebben een systeem gedemonstreerd dat verschillen in reactiekinetiek gebruikt om zeer consistente materialen te creëren, " zegt de corresponderende auteur Yukikazu Takeoka. we hebben netwerken kunnen creëren die bestaan ​​uit polymeren met nauwe molecuulgewichtsverdelingen, gewoon door de benodigde reagentia te mengen."

Het balanceren van de snelle polymerisatie van een gekozen monomeer met een voldoende langzaam verknopingsproces resulteerde in een spontane reactie om een ​​regelmatige homogene matrix te geven. Er werd aangetoond dat de stabiele gel responsieve eigenschappen vertoonde die werden gecontroleerd door zowel de temperatuur als de samenstelling van het oplosmiddel.

"Het verkleinen van de molecuulgewichtsverdeling van polymeren in een gelnetwerk leidt tot een meer consistente, beter presterend materiaal, " zegt hoofdauteur Yuto Jochi. "Het is onze hoop dat we onze reactieomstandigheden verder kunnen verfijnen om zowel het molecuulgewicht van het polymeer als de stoichiometrie van verknoping aan te passen, om volledig homogene netwerken te produceren die in een verscheidenheid aan toepassingen kunnen worden gebruikt, zoals medicijnafgifte, en lenzen."

Deze spontane synthetische route naar polymeergelmatrices die de nodige homogeniteit en kwaliteit hebben om te worden gebruikt in toepassingen die uiteenlopende functies vereisen, zoals moleculair zeven, hoge mechanische sterkte, transparantie, responsiviteit van prikkels, en biocompatibiliteit is een veelbelovende stap in de richting van het wijdverbreide gebruik van polymeergelmaterialen.