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  • 聚合物,或重复分子的长链,在我们每天遇到许多对象,包括由塑料或橡胶的任何发现。在许多材料,但是,这些链的显著分数绑定到自己,形成缺陷。

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    图像:什 - 路易斯奥利瓦雷斯/ MIT

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  • 从左到右:教授布拉德利Olsen和耶约翰逊,博士后瑞旺,以及使用橡皮筋研究生县川本演示聚合物弹性。 

    从左到右:教授布拉德利Olsen和耶约翰逊,博士后瑞旺,以及使用橡皮筋研究生县川本演示聚合物弹性。 

    照片:hursh vardhan sureka

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  • 澳门太阳城最新网站的研究使用专门设计的聚合物表明它们可以指望的缺陷的数目在一个物质,使他们能够预测其弹性。

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    研究人员礼貌

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新理论克服了长期存在的聚合物问题

聚合物,或重复分子的长链,在我们每天遇到许多对象,包括由塑料或橡胶的任何发现。在许多材料,但是,这些链的显著分数绑定到自己,形成缺陷。

技术计算的弹性可以帮助新材料的设计。 看视频


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所有聚合物具有弹性的显着程度 - 当施加一个力多少,他们将舒展。然而,在过去的100年中,聚合物科学家一直在阻碍在努力预测聚合物的弹性,因为这些材料通常在分子水平上的未知的方式影响是弹性结构的缺陷。

通过想出一种方法来测量这些结构缺陷,澳门太阳城最新网站的研究人员已经现在显示它们能够准确地计算出的聚合物网络的弹性,例如水凝胶。

“这是第一次有人已经开发弹性的预测理论在聚合物网络,这恐怕是很多人说,多年来是不可能的事,”耶利米约翰逊,化学澳门太阳城最新网站芬美意的职业发展副教授说。

这个理论可以使它更容易为科学家与特定的弹性,这是现在更多的是试错过程的设计材料。

布拉德利·奥尔森,化学工程副教授,和约翰逊都是新的研究发表在九月的资深作者。 15网络版 科学。该论文的第一作者是前澳门太阳城最新网站博士后名匠忠,博士后王睿,和研究生县川本。

循环计数

聚合物,或重复分子的长链,在我们每天遇到许多对象,包括由塑料或橡胶的任何发现。这些链形成,其中每个链将理想地结合到仅一个其它链网络。然而,在现实生活中的材料,这些链的显著分数绑定到自己,成形缺陷 - 削弱网络软盘环路。

这些环也使得不可能准确地计算出材料的弹性,因为对于该计算公式现有假定该材料不具有缺陷。

在2012年,约翰逊和奥尔森发表的一篇论文中,他们 展示了一种技术 用于计算这些缺陷 - 曾经被实现了第一次。研究人员设计掺入在特定位置的化学键可以使用水解分解的聚合物链。一旦聚合物链接以形成凝胶,研究者裂解键和测量不同类型的降解产物的量。通过比较什么会在无缺陷的材料可以看出,测量,它们可以计算出有多少聚合物已形成环路。

在新研究中,研究人员通过开发一种方法来确定这些缺陷如何影响材料的弹性建立在工作。第一,它们计算出的单一缺陷将如何改变弹性。然后这个数量可以通过乘以缺陷测得的总数量,这将产生对弹性的总体影响。

“我们做一个复杂的计算每种类型的缺陷来计算它是如何扰动下变形网络的结构,然后我们加起来所有这些得到调整后的弹性,”奥尔森说。

“量子飞跃”

在几个材料测试这个方法之后,研究人员设计了一种理论,允许它们来预测的任何聚合物材料的弹性。这一理论证明比现有的两个方法来计算聚合物弹性(称为仿射网络理论和幻象网络模型),这两者都假设理想的,无缺陷的网络精确得多。

这种模式应该适用于任何类型的聚合物,说萨纳特库马尔,在哥伦比亚大学化学工程教授,谁没有参与这项研究。

“他们已经采取了一个古老的问题,并做了非常明确的实验,并制定了非常好的理论,移动领域的一个整体质的飞跃,”库马尔说。

MIT的研究小组目前正在研究扩大本办法其他聚合物。 “我认为在未来几年内你会看到它迅速扩大,以覆盖更多类型的网络,”奥尔森说。

研究人员也有兴趣在探索影响其弹性和强度,包括被称为缠结的属性,当聚合物链围绕彼此像圣诞树灯缠绕而不化学结合到彼此时出现的聚合物的其它特性。

这项研究是由设计材料资助革新和设计我们国家科学基金会(NSF)的未来(dmref)计划,以及美国通过澳门太阳城最新网站的研究所士兵纳米技术和美国国家科学基金会的材料研究科学和工程中心项目美国陆军研究办公室。


主题: 研究, 化学, 聚合物, 化学工程, 工程学院, 科学学院, 美国国家科学基金会(NSF)

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