{{{sourceTextContent.title}}}

Neues Polymergel hat eine konsistente Struktur für neue Anwendungen

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Ein Team an der Universität Tokio hat eine Herstellungsmethode gefunden, die der inhärenten Desorganisation in der Chemie der polymerbasierten Gele Ordnung verleiht.

{{{sourceTextContent.description}}}

Gel-Materialien auf Polymerbasis finden aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit und Formbarkeit, insbesondere im medizinischen Bereich, ihren Weg in zahlreiche Anwendungen. Diese Eigenschaften sind jedoch auch das, was zu ihrer wichtigsten Einschränkung beiträgt - ihrer inhärenten Unordnung in Bezug auf die chemische Struktur.

Forscher des Instituts für Festkörperphysik der Universität Tokio haben einen Weg gefunden, dieses Problem zu überwinden, indem sie einen neuen Typ von Polymergel mit einer geordneteren Struktur herstellen, was ihrer Meinung nach eine bessere Kontrolle über das Material ermöglicht und den Weg für neue Anwendungen ebnet.

Das Ergebnis der Arbeit des Teams ist ein homogenes Gel, das durch seine Struktur konsistenter ist und gleichzeitig die Porosität und Verformbarkeit typischer Polymergele beibehält, so Forschungsmitarbeiter Xiang Li, einer der Wissenschaftler des Teams.

"Wir haben gezeigt, dass es eigentlich ganz einfach ist, ein extrem homogenes Gelnetzwerk zu synthetisieren", sagte Li in einer Presseerklärung.

Als kommerzielle Materialien sind Gele für ihre Viskosität und Biegsamkeit bekannt. Die Wissenschaftler haben jedoch eine spezifischere Definition für die Materialien, die sie als dreidimensionale Netzwerke für Polymere mit mikroskopisch kleinen Poren zwischen den chemischen Strängen der Molekülketten der Polymermaterialien identifizieren.

Je nach Art und Anordnung der Polymere in Gelen haben die Materialien schließlich unterschiedliche Funktionen, die sie für bestimmte Anwendungen, wie z.B. chemische Filtration oder Medikamentenabgabe, gut geeignet machen, sagten die Forscher.

Die Forscher veröffentlichten einen Artikel über ihre Arbeit in der Zeitschrift Science Advances.

Strukturelle Ordnung schaffen

Die inhärente Unordnung von Polymergelen rührt von der Schwierigkeit her, die Bildung von Polymernetzwerkgelen zu kontrollieren, was zu vielen strukturellen Inkonsistenzen oder Defekten führt - ein Zustand, der als heterogen bekannt ist, was bedeutet, dass ihre Formen in ihren Strukturen stark variieren, sagte Li.

Zur Herstellung des homogenen Gels verwendeten Li und ihre Kollegen ein Herstellungsverfahren, das auf einem Konzept basiert, das als Bindungs-Perkolation bekannt ist.

"Zuerst haben wir einige sternförmige Polymere dicht in einem Lösungsmittel zusammengepackt und einige Chemikalien hinzugefügt, die, wenn sie aktiviert werden, diese Sternpolymere miteinander verbinden", erklärte Li in einer Presseerklärung. "Wir aktivierten die verbindenden oder 'vernetzenden' Chemikalien auf kontrollierte Weise; dies wiederum führte zu einem geordneteren Polymer-Gel-Netzwerk, als man normalerweise bei dieser Art von Verfahren erwarten würde

Tatsächlich fanden sie die Bond-Perkolationsmethode so effektiv bei der Herstellung geordneter Gelnetzwerke, dass das Team neu bewertet, was eigentlich ein Gelmaterial ausmacht. Da man bisher davon ausgegangen ist, dass Gele voller Defekte und von Natur aus ungeordnet sind, könnte die Existenz einer neuen Methode zur Herstellung eines Gels ohne diese Schlüsseleigenschaften zu einer neuen Klassifizierung der Materialien führen.

Egal, wie Wissenschaftler sie in Zukunft nennen werden, die homogenen Gele haben unzählige neue Anwendungsmöglichkeiten, sagte Li.

"Bestellte, aber flexible Gelnetzwerke könnten in Anwendungen wie chemischen Hochleistungsfiltern, flexiblen Sensoren, mechanischen Aktuatoren, kontrollierter Medikamentenfreisetzung und sogar ultraklare optische Fasern eingesetzt werden", sagte sie in der Presseerklärung.

Lis Team hofft, dass andere Wissenschaftler von ihrer Arbeit profitieren und sie als Grundlage für "eine allgemeinere experimentelle Plattform" zur Synthese neuer eigener Polymergele verwenden können, fügte sie hinzu.