Аквамельт - Aquamelt

Ан аквамельт табиғи гидратталған болып табылады полимерлі қоршаған ортаның температурасында бақыланатын кернеу кірісі арқылы қатуға қабілетті материал (ол механикалық немесе химиялық болсын)

Олар өзіне қолданылған жұмысты «құлыптау» мүмкіндігі бойынша өзгерту арқылы өзгерте алады сутектік байланыс бұл оларды стандартты полимерлерге қарағанда шамамен 1000 есе аз энергиямен өңдеуге мүмкіндік береді.[1] Бұл жақында архетип үшін көрсетілді биополимер, Жібек,[2] дегенмен, қату механизмі көптеген басқа биологиялық материалдарға тән деп саналады.[3][4]

Табу және механизм

Аквамельттер полимерлі материалдың жаңа класы ретінде қытай жібек құртының иіру шикізатын салыстыру нәтижесінде анықталды (Bombyx mori ) және балқытылған тығыздығы жоғары полиэтилен (HDPE)[2] қолдану ығысу индукцияланған поляризацияланған жарық кескіні (SIPLI).[5]

Ығысу индукцияланған фибрилляцияны қазіргі түсіну қажет полимерлі тізбектер i) ұзын тізбекті молекулалар созылып, ii) және тұрақты нүктелік ядролар түзеді, олар iii) қатарға ағып, содан кейін iv) өсіп, кристалды фибриллалар түзеді.[2] Бұл фибриллалар қалуы үшін сынаманың температурасын полимерлердің балқу температурасынан төмен түсіру керек. Бұл процесс табиғи жібек-полимерлердің фибрилогенезіне ұқсас белоктар туралау (қайта орау), нуклеаттау (денатурат ), және кристаллданады (агрегат). Алайда жібек үшін фибриллалар температураның төмендеуінсіз сақталады.[6][7]

Макромолекулалық тұрғыдан алғанда, екі процесс табиғи ақуыздың онымен тығыз байланысты сумен өзара әрекеттесуіне байланысты ұқсас деп саналады.[3][4] Балқымадағы жеке полимер тізбегі сияқты, жергілікті ақуыз және оның тығыз байланысты су молекулалары ерітінді ретінде емес, біртұтас өңделетін зат ретінде қарастырылуы мүмкін, а нанокомпозиттік «аквамельт» деп атады.

Әдеттегі полимер мен аквамельт арасындағы айырмашылықтар аквамелттің қоршаған ортаның температурасындағы стресстің әсерінен қатаю қабілетімен ерекшеленеді. Бұл стресс нанокомпозитті бөліп, ақуыздан тығыз байланысты суды бөлуге жеткілікті болған кезде пайда болады. Бұл ақуыздың конформациялық өзгеруіне және ақуыз тізбектері арасындағы сутектік байланыс түзілу ықтималдығының жоғарылауына және кейіннен қатаюына әкеледі.[4] Көпөлшемді құрылымдар, яғни фибриллалар немесе көбік бағыттағы кернеулер өрісі мен аквамелеттің өзіндік құрастыру қасиеттерінің нәтижесі болып табылады.[7][8]

Потенциалды пайдалану

Aquamelts қазіргі шешімдерге қарағанда бірнеше артықшылықтар ұсынады синтетикалық полимер өндіріс. Біріншіден, олар табиғи негізде, ешқандай сенімге тәуелді емес май өндіріс үшін және болып табылады қайта өңдеуге жарамды және биологиялық ыдырайтын. Екіншіден, оларды өңдеуге болады бөлме температурасы және қату процесінің жанама өнімі ретінде тек су әкелетін қысым. Үшіншіден, жібек және тығыздығы жоғары полиэтилен шикізаттарында жүргізілген есептеулер қатаюды бастау үшін қажет ығысу энергиясының он есе айырмашылығын анықтады.[9] Өңдеу температурасын ескере отырып, энергияға деген қажеттіліктің айырмашылығы синтетикалық полимерлерге қарағанда аквамельдер үшін мың есе аз болады.[1]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б «Жібек құрттары полимер ғалымдарын қалай ұрады - Aquamelt құпиясы». Ғылыми пікірталас. 25 қараша 2011 ж. Алынған 10 сәуір 2012.
  2. ^ а б c Голландия, С; Волрат, F; Райан, А; Myhaylyk, O (2012). «Жібек және синтетикалық полимерлер: 100 градус бөлудің сәйкестігі». Қосымша материалдар. 24 (1): 105–109. дои:10.1002 / adma.201103664. PMID  22109705.
  3. ^ а б Портер, D; Vollrath, F (2008). «Ақуыз тұрақтылығындағы су мен амид байланысының кинетикасының рөлі». Жұмсақ зат. 4 (1): 328–336. Бибкод:2008SMat .... 4..328P. дои:10.1039 / B713972A.
  4. ^ а б c Портер, D; Vollrath, F (2012). «Су қозғалғыштығы, денатурация және ақуыздардағы әйнектің ауысуы». Biochimica et Biofhysica Acta (BBA) - ақуыздар және протеомика. 1824 (6): 785–791. дои:10.1016 / j.bbapap.2012.03.007. PMID  22465032.
  5. ^ Myhaylyk, O (2010). «Қиылған материалдардың уақыт бойынша шешілген поляризациялық жарық бейнесі: полимерлі кристалдануға қолдану». Жұмсақ зат. 6 (18): 4430–4440. Бибкод:2010См. .... 6.4430М. дои:10.1039 / C0SM00332H.
  6. ^ Boulet-Audet, M; Волрат, F; Holland, C (2011). «Рео-әлсіреген толық шағылысқан инфрақызыл спектроскопия: биополимерлерді зерттеудің жаңа құралы». Физикалық химия Химиялық физика. 13 (9): 3979–3984. Бибкод:2011PCCP ... 13.3979B. дои:10.1039 / C0CP02599B. PMID  21240437.
  7. ^ а б Голландия, С; Урбах, Дж; Блэр, Д (2012). «Қиырға тәуелді жібектің фибриллогенезін тікелей көру» (PDF). Жұмсақ зат. 8 (9): 2590–2594. Бибкод:2012Смат .... 8.2590H. дои:10.1039 / C2SM06886A.
  8. ^ Гуан, Дж; Портер, D; К, Тянь; Чжэнчжун, С; Чен, Х (2010). «Соя ақуызы ормандарының морфологиясы және механикалық қасиеттері, бағытты мұздату арқылы жасалады». Қолданбалы полимер туралы ғылым журналы. 118 (3): 328–336. дои:10.1002 / қосымша.32579.
  9. ^ Челси Уайт (23 қараша 2011). «Өте тиімді жібек құртымен бетпе-бет». Жаңа ғалым. Алынған 10 сәуір 2012.