미국 노스캐롤라이나 주립대학의 과학자들이 초강력과 초신축성을 모두 갖춘 이오노겔을 만드는 기술을 개발했습니다. 그들의 새로운 XNUMX단계 공정은 다양한 유용한 특성을 가진 이오노겔을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
이오노겔은 이온성 액체로 팽창된 고분자 네트워크입니다. 그들은 물로 부풀어 오르고 콘택트 렌즈, 위생 제품 및 상처 드레싱을 포함하여 다양한 용도로 사용되는 하이드로겔과 다소 유사합니다. Ionogels는 비휘발성, 높은 열 및 전기화학적 안정성, 우수한 이온 전도성으로 인해 연구원들 사이에서 엄청난 관심을 받았습니다. 그러나 지금까지 제조된 대부분의 이오노겔은 낮은 파괴강도(1 MPa 미만), 불량한 인성(약 1000 J/m), 낮은 영률(0.1 MPa 미만)과 같은 바람직하지 않은 기계적 특성을 가지고 있습니다.
이러한 단점을 보완하기 위해 마이클 디키 노스 캐롤라이나 주립 대학의 연구원은 신축성이 높고 강하며 매우 단단한 이오노겔을 생산하는 간단하고 간단한 XNUMX단계 방법을 개발했습니다. 이것은 이온성 액체가 있는 상태에서 UV 광을 사용하여 두 개의 단량체를 무작위로 공중합하여 수행됩니다.
연구팀이 처음 사용한 두 가지 단량체는 콘택트렌즈에 사용되는 아크릴아미드와 아기 기저귀에 사용되는 아크릴산이었다. 간단한 과정은 두 개의 단량체를 혼합하고 이온성 액체에 넣은 다음 샘플에 UV 광선을 비추는 것입니다. 이렇게 하면 이오노겔을 강화시키는 폴리머가 풍부한 상과 물질에 엄청난 변형을 가할 수 있는 탄성 용매가 풍부한 상이라는 두 가지 상이 혼합된 공중합체가 생성됩니다.
재료 선택
왕 메이샹 – 노스캐롤라이나 주립대학의 박사후 연구원이자 첫 번째 저자 종이 그녀의 동료들과 함께 작업을 설명하면서 다양한 단량체 및 이온성 액체 조합을 사용하여 방법의 일반성을 탐구했습니다. 그들은 한 단계의 방법이 공중합 동안 다른 용해도를 갖는 중합체를 형성하는 단량체 쌍과 함께 사용될 수 있음을 발견했습니다. 이것은 조정 가능한 미세 구조와 뚜렷한 기계적, 전기적 및 광학적 특성을 가진 이오노겔을 생산하는 유망한 방법을 제공합니다.
팀은 그들의 기술을 사용하여 12.6 MPa의 높은 파괴 강도, 24 kJ/m의 파괴 에너지, 46.5 MPa의 영 계수 및 약 600% 변형률의 신축성을 갖는 질긴 이오노겔을 생성했습니다. 이러한 특성은 천연 고무 및 연골에 필적합니다.
"우리는 널리 사용되는 폴리머를 사용하여 매우 쉽게 만들 수 있는 진정으로 놀라운 특성을 가진 무언가를 만들게 된 것을 기쁘게 생각합니다. 공중합 과정에서 성분의 비율".
독특한 조합
기존 이오노겔은 다기능 특성을 거의 가지고 있지 않습니다. 그러나 팀은 우수한 자가 회복, 우수한 자가 치유 및 뛰어난 형상 기억 특성을 가진 이오노겔을 만들 수 있었습니다. 이것은 공중합체 이오노겔이 온도에 따라 거동을 변화시키기 때문에 가능합니다.
광중합 공정의 중요한 이점 중 하나는 이오노겔을 임의의 모양과 크기로 3D 인쇄하는 데 사용할 수 있다는 것입니다. 스테레오리소그래피 기반 인쇄 기술을 사용하여 100미크론만큼 낮은 벽 두께를 얻을 수 있습니다.
매우 높은 강성, 인성 및 신축성과 같은 전례 없는 기계적 특성과 자가 회복, 자가 치유 및 형상 기억 특성이 결합되어 충격 흡수 재료를 포함한 다양한 새로운 응용 분야를 열 수 있기 때문에 팀의 프로세스는 상업화에 좋은 징조입니다. 런닝화에 사용.
“다음 단계는 이 기술을 상용화하는 것입니다. 우리는 이미 한 업계 파트너와 협력하고 있으며 이 새로운 유형의 이오노겔에 대한 응용 프로그램을 개발하기 위해 다른 파트너와 협력할 준비가 되어 있습니다.”라고 Dickey가 말했습니다.
팀은 이 문서에서 프로세스를 설명합니다. 비디오 그리고 종이 출판 자연 재료.
포스트 놀라운 이오노겔은 매우 견고하고 신축성이 뛰어납니다. 첫 번째 등장 물리 세계.
