Language
Country/Area
No result found
Hubungan menakjubkan antara polimer dan pelarut: bagaimana memengaruhi kelarutan dalam rentang suhu yang berbeda?
Dalam ilmu polimer, kelarutan merupakan dasar bagi banyak aplikasi penting, terutama di bidang tekstil, medis, dan ilmu material. Perilaku larutan polimer berubah sebagai fungsi suhu, fenomena yang menjadi lebih jelas ketika membahas suhu larutan kritis bawah (LCST). LCST merupakan parameter penting yang menunjukkan suhu di mana komponen campuran dapat bercampur sempurna dalam semua proporsi. Setelah suhu melampaui titik kritis ini, ketidaklarutan lokal akan terjadi.
Perilaku fase dalam larutan polimer merupakan sifat penting dalam pengembangan dan desain sebagian besar proses yang terkait dengan polimer.
Beberapa polimer menunjukkan kemampuan bercampur sempurna dalam larutan berair. Untuk polimer seperti itu, seperti poli(N-isopropilakrilamida), perubahan fase biasanya terjadi pada 32°C (90°F), tetapi dalam praktiknya suhu perubahan fase dapat menyimpang 5 hingga 10°C tergantung pada konsentrasi polimer, massa molar rantai, dan faktor lainnya. Ini menunjukkan bahwa fitur struktural polimer dan aditifnya, seperti garam atau protein, dapat mengubah suhu titik kekeruhan, atau LCST secara signifikan.
Faktor fisik menjadikan LCST unik, terutama karena faktor perubahan entropi campuran.
Oleh karena itu, ini adalah nilai anomali karena biasanya entropi mendorong pencampuran, karena proses pencampuran meningkatkan volume yang tersedia untuk setiap komponen.Di bawah LCST, pencampuran bersifat spontan, yang berarti bahwa perubahan energi bebas (ΔG) negatif, sedangkan di atas LCST nilai ini menjadi positif.
Secara teoritis, model LCST dapat dijelaskan dengan model fluida kisi. Model ini merupakan perluasan dari teori larutan Flory-Huggins, yang memperhitungkan efek densitas dan kompresibilitas. Perluasan terbaru dari teori Flory-Huggins memungkinkan pengamatan fenomena LCST hanya dengan mempertimbangkan korelasi geometrik dan interaksi korelasi antara zat terlarut dan pelarut.
Ada juga banyak cara untuk memprediksi LCST. Jenis metode pertama diusulkan berdasarkan data eksperimen dan memiliki latar belakang teoritis yang tetap, yang memerlukan penyesuaian parameter yang tidak diketahui. Yang lainnya adalah dengan menggunakan persamaan empiris untuk menghubungkan LCST melalui sifat fisik dan kimia (seperti densitas, sifat kritis). Namun, metode ini tidak dapat memperoleh data yang diperlukan dalam beberapa kasus.
Baru-baru ini, Liu dan Zhong mengusulkan model linier berdasarkan indeks koneksi molekuler. Metode ini menunjukkan kemampuan prediksi yang baik, dan diharapkan beberapa data penting dapat diperoleh melalui perhitungan sebelum eksperimen. Selain itu, model QSPR (Quantified Structure Activity/Property Relationship) yang ada dapat secara efektif mengurangi biaya uji coba, yang memungkinkan peneliti membuat prediksi LCST larutan polimer yang relatif andal sebelum sintesis aktual, yang memiliki implikasi besar bagi desain material. signifikansi besar.
Saat ini, lebih dari 70 polimer nonionik telah menunjukkan perilaku LCST dalam larutan berair, yang merupakan inspirasi besar untuk desain polimer baru.
Seiring kemajuan ilmu pengetahuan, hubungan antara polimer dan pelarut akan terus mendapat perhatian. Peneliti terus mengeksplorasi sistem polimer baru dan perilaku kelarutannya, dan lebih banyak aplikasi dapat dikaitkan dengan hasil penelitian ini di masa mendatang. Jadi, bagaimana kita dapat menggunakan pengetahuan ini untuk merancang material yang lebih baik dalam penelitian ilmiah di masa mendatang?
