Language
Country/Area
No result found
سر البلمرة في الموقع: لماذا يمكن لهذه التكنولوجيا تحسين أداء البوليمرات والجسيمات النانوية بشكل كبير؟
في كيمياء البوليمرات، يتم تعريف البلمرة في الموقع على أنها طريقة تحضير يتم إجراؤها في "خليط بلمرة" يستخدم لتطوير مركبات البوليمر النانوية من الجسيمات النانوية. يمكن أن يؤدي تنفيذ هذه الطريقة إلى تحسين الخصائص العامة للمادة على المستوى المجهري بشكل كبير، وهو ما تم إثباته في العديد من التطبيقات.
تتضمن عملية البلمرة في الموقع خطوة البدء، تليها خطوات بلمرة متعددة، مما يؤدي في النهاية إلى خليط من جزيئات البوليمر والجسيمات النانوية.
يتم في البداية تشتيت الجسيمات النانوية في المونومرات السائلة أو سلائف الوزن الجزيئي المنخفض لبدء البلمرة عن طريق تكوين خليط متجانس. ومع اكتمال آلية البلمرة، يتم إنتاج مركب نانوي، وهو عبارة عن مزيج من جزيئات البوليمر والجسيمات النانوية. لتمكين البلمرة الناجحة في الموقع، يجب استيفاء العديد من الشروط الضرورية، بما في ذلك استخدام بوليمرات أولية منخفضة اللزوجة (عادةً أقل من 1 باسكال)، وأوقات بلمرة قصيرة، وبوليمرات ذات خواص ميكانيكية مناسبة، وعدم الحاجة إلى البلمرة أثناء عملية البلمرة المنتجات الثانوية.
المزايا والعيوب
توفر عملية البلمرة في الموقع العديد من المزايا، بما في ذلك استخدام مواد فعالة من حيث التكلفة، وسهولة التشغيل الآلي، والقدرة على التكامل مع مجموعة متنوعة من طرق التسخين والمعالجة. ومع ذلك، فإن لهذه الطريقة أيضًا بعض العيوب، مثل القيود المفروضة على المواد المتاحة، والوقت القصير الذي يستغرقه تنفيذ عملية البلمرة، والتكلفة العالية للمعدات المطلوبة.
المركبات النانوية الطينية
في نهاية القرن العشرين، طورت شركة تويوتا موتور أول تطبيق تجاري لمركبات النانو بولي أميد 6، والتي تم تحضيرها من خلال تكنولوجيا البلمرة في الموقع. تمت دراسة هذه المنطقة بشكل مكثف بعد أن وضعت تويوتا حجر الأساس. يمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من مواد الحشو النانوية إلى مصفوفة البوليمر إلى تحسين القوة والاستقرار الحراري وقدرات اختراق الحاجز للمركبات النانوية الطينية بشكل كبير.
بحثت دراسة أجراها تسنغ ولي دور البادئين أثناء البلمرة في الموقع، وكانت النتيجة الرئيسية هي أن استخدام المزيد من المونومرات القطبية والبادئات أدى إلى منتجات مركبة نانوية أكثر ملاءمة.
أنابيب الكربون النانوية (CNT)
تلعب البلمرة في الموقع دورًا محوريًا في تحضير الأنابيب النانوية المعدلة بالبوليمر باستخدام أنابيب الكربون النانوية. نظرًا لخصائصها الميكانيكية والحرارية والإلكترونية المتميزة، تمت دراسة أنابيب الكربون النانوية على نطاق واسع لتطوير تطبيقات عملية مختلفة منذ اكتشافها.
التطبيق
تم استخدام أنابيب الكربون النانوية لصنع أقطاب كهربائية، وأحد الأمثلة المحددة هو القطب الكهربائي المركب CNT/PMMA. لتبسيط عملية بناء هذه الأقطاب الكهربائية، تمت دراسة البلمرة في الموقع لزيادة حجم الإنتاج. وقد أظهرت الدراسات أن هذه الطريقة فعالة من حيث التكلفة، وتتطلب كميات منخفضة من العينات، وحساسة للغاية، ولها إمكانات كبيرة للتطبيقات البيئية والتحليلية الحيوية.
المستحضرات الصيدلانية الحيوية
تتمتع المستحضرات الصيدلانية الحيوية مثل البروتينات والحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) بالقدرة على علاج مجموعة متنوعة من الأمراض، ولكن تطبيقاتها محدودة بسبب ضعف استقرارها، وقابليتها لتدهور الإنزيمات، وعدم قدرتها على اختراق الحواجز البيولوجية. توفر المركبات النانوية المكونة من جزيئات بوليمرية حيوية والتي تتكون من البلمرة في الموقع طريقة مبتكرة للتغلب على هذه العقبات.
أظهرت الدراسات الحديثة أن البلمرة في الموقع يمكن أن تحسن الاستقرار والنشاط الحيوي وقدرة المستحضرات الصيدلانية الحيوية على اختراق الحواجز البيولوجية.
بروتين النانو
يمكن استخدام البروتينات النانوية لتخزين وتوصيل الأدوية ولها نطاق واسع من التطبيقات الطبية الحيوية. يتم تحضير هذا النوع من الهلام النانوي باستخدام طريقة البلمرة في الموقع عن طريق وضع البروتينات الحرة في الطور المائي وإضافة عوامل الارتباط المتقاطع والمونومرات لتشكيل غلاف بوليمر نانوي يحيط بنواة البروتين.
اليوريا فورمالدهايد والميلامين فورمالدهايد
تعد أنظمة تضمين اليوريا فورمالدهايد والميلامين فورمالدهيد مثالًا آخر على استخدام البلمرة في الموقع. يتضمن هذا النوع من النظام تقنية تضمين كيميائي مشابهة لتلك المستخدمة في الطلاءات البينية، مع حدوث جميع تفاعلات البلمرة في الطور المستمر دون الحاجة إلى إضافة أي مواد متفاعلة إلى المادة الأساسية.
من خلال هذه التطبيقات المتنوعة، يمكننا أن نرى أن أهمية تكنولوجيا البلمرة في الموقع تكمن في قدرتها على تغيير خصائص المواد على المستوى المجهري، مما يسمح لها بإظهار إمكانات واسعة في العديد من المجالات، مثل الطب الحيوي، وعلوم المواد، إلخ. إمكانية التطبيق. في مواجهة المستقبل، هل يمكن لهذه التكنولوجيا أن تعزز تطوير المزيد من المواد المبتكرة؟
