Nagoya-forskare utvecklade en spontan polymernätverkssyntes som gjorde det möjligt att framställa geler som innehåller polymerer med snäv molekylviktsfördelning. Gelnätverken visade svällningsegenskaper som var känsliga för temperatur och lösningsmedelskoncentration. Den rapporterade processen visar potentialen för enkel framställning av högkvalitativa material som uppvisar hela skalan av polymergelegenskaper, inklusive fördröjd frisättning, stimuli lyhördhet, och molekylär siktning, bland andra.

Polymergelmaterial har använts i stor utsträckning inom medicin, civilingenjör, arkitektur och rymdutforskning. Deras dragningskraft ligger i möjligheten att framställa funktionella material med konsekventa egenskaper, via enkla och lätt reproducerbara metoder. Dock, kompromissen mellan metodens enkelhet och optimerad materialprestanda gör att inte alla gelmaterial uppfyller sin potential. Nu har en grupp forskare vid Nagoya University etablerat en process som kombinerar lättheten i en spontan process med den höga molekylviktskontrollen som krävs för att producera högpresterande material. Deras resultat publicerades i NPG Asia Materials .

Den enkla naturen hos polymergelberedning gör dem attraktiva för många applikationer. Dock, att kontrollera reaktioner så att alla polymermolekyler växer till samma längd och sedan tvärbinds på ett vanligt sätt kan vara utmanande. Inkonsekvenser i strukturen kan uppstå, och kortkedjig förgrening kan uppstå under monteringen av monomererna - som båda leder till material av låg kvalitet.

"Vi har visat ett system som använder skillnader i reaktionskinetik för att skapa mycket konsekventa material, ", säger motsvarande författare Yukikazu Takeoka." Genom att använda en enda katalysator som tillåter kedjetillväxt att fortsätta innan tvärbindningen börjar, vi har kunnat skapa nätverk bestående av polymerer med snäva molekylviktsfördelningar, helt enkelt genom att blanda de nödvändiga reagensen."

Att balansera den snabba polymerisationen av en vald monomer med en tillräckligt långsam tvärbindningsprocess resulterade i en spontan reaktion för att ge en regelbunden homogen matris. Den stabila gelén visade sig uppvisa känsliga egenskaper kontrollerade av både temperatur och lösningsmedelssammansättning.

"Att minska molekylviktsfördelningen av polymerer i ett gelnätverk leder till en mer konsekvent, material med högre prestanda, ", säger huvudförfattaren Yuto Jochi." Det är vår förhoppning att vi kan ytterligare förfina våra reaktionsförhållanden för att skräddarsy både polymermolekylvikt och stökiometri för tvärbindning, att producera helt homogena nätverk som kan användas i en mängd olika applikationer, såsom läkemedelsleverans, och linser."

Denna spontana syntetiska väg till polymergelmatriser som har den nödvändiga homogeniteten och kvaliteten för att användas i applikationer som kräver olika egenskaper som molekylsiktning, hög mekanisk hållfasthet, genomskinlighet, stimuli lyhördhet, och biokompatibilitet är ett lovande steg mot den utbredda användningen av polymergelmaterial.