Veröffentlichungsdatum: 18. August 2020
https://doi.org/10.1021/acs.macromol.0c01208
Selektives Dotieren von positiven und negativen räumlichen Defekten in Polymergelen durch Feinabstimmung der Pregel-Packungsbedingungen von Sternpolymeren
Zusammenfassung
Gele sind riesige Einzelmoleküle, die aus einer sehr großen Anzahl (∼Avogadro-Zahl) vernetzter nanometergroßer Polymerketten bestehen. Anders als die meisten niedermolekularen Verbindungen weisen die stark vernetzten Gelnetzwerke typischerweise keine wohldefinierte Struktur auf. In einer früheren Studie haben wir dieses Vorurteil widerlegt und gezeigt, dass durch Anwenden geeigneter Perkolationsbedingungen während des Gelierungsprozesses ein hochhomogenes Gel mit einer geordneten Struktur synthetisiert werden kann. In der vorliegenden Studie zeigen wir außerdem, dass durch Feinabstimmung der Perkolationsbedingungen stabile polymerreiche oder polymerarme Nanodefekte selektiv in das Gelnetzwerk eingeführt werden können; die kontrollierte Hinzufügung solcher Nanodefekte wurde bisher nicht erreicht. Die erfolgreiche Einführung von Nanodefekten wurde mithilfe von Laser-Speckle-Tests bestätigt, und ihre Strukturen und Dynamiken wurden im Fourier-Raum mithilfe von statischen und dynamischen Streumessungen ausgewertet. Während die Hinzufügung von polymerreichen Defekten einen relativ geringen Effekt auf den Elastizitätsmodul von Gelen hatte, verringerte die Hinzufügung von Poren den Elastizitätsmodul erheblich, was darauf schließen lässt, dass bei einem niedrigen Packungsverhältnis gleichzeitig erhebliche topologische Defekte eingeführt wurden. Die kontrollierte Hinzufügung solcher Nanodefekte kann möglicherweise die strukturellen, mechanischen, optischen und Massentransporteigenschaften der Gele effektiv modulieren und somit als neue Designstrategie für Gelmaterialien dienen.
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