Rakennepolymeeri

Rakennepolymeeri on polymeeri, jonka ominaisuudet ja käyttäytyminen määräytyvät sen arkkitehtuurin mukaan. Tässä yhteydessä arkkitehtuurilla tarkoitetaan monomeeriyksiköiden järjestäytymistä ja vuorovaikutuksia sekä verkostoitumista, joka voi ilmetä lineaarisina, haarautuneina, ristisilloitettuna tai monimutkaisempina rakenteina. Rakennepolymeerien suunnittelussa pyritään hallitsemaan tahdotun suunnittelun perusteella muun muassa mekaanisia ominaisuuksia, lämpökestävyyttä, viskositeettia ja fuusiovaikutuksia.

Arkkitehtuurin tyyppejä ovat esimerkiksi lineaariset ja haarautuneet polyeereerit, ristisilloitetut verkostot sekä erilaiset kopolymeerirakenteet kuten blokki- eli segmenttipolymeerit, star- ja dendrimerrakenteet sekä graft-polymeerit. Blokkikopolymeerit koostuvat toisiinsa liittyvistä monomeeriblokkeista, joiden järjestys ja koko määrittävät lamellaarisia tai muotoilullisia ominaisuuksia. Dendrimerit ja star-polymeerit tarjoavat kontrolloitua, monimutkaista takorakennetta ja mahdollistavat erikoisominaisuuksien, kuten tiukkaa skaalautuvuutta tai korkeaa funktionalointia.

Syntetisointi ja hallinta: Rakennepolymeerit valmistetaan usein kontrolloiduilla polymeerointiprosesseilla, kuten living radical polymerization -menetelmillä (RAFT, ATRP) tai perinteisillä, mutta sääteltyä arkkitehtuuria mahdollistavilla reaktioilla. Prosesseilla voidaan kasvattaa haluttuja blokkeja, haaroja tai verkostoja sekä määrittää sivuketjujen rakennetta ja lukumäärää.

Ominaisuudet ja sovellukset: Arkkitehtuuri vaikuttaa voimakkaasti mekaanisiin ominaisuuksiin, lämpötilariippuvuuteen, kosteudenkestävyyteen ja viskoelastisiin käyttäytymisiin. Rakennepolymeerejä käytetään muun muassa pakkauksissa, elastomeereissä, nanokomposiiteissa sekä biomedisiin geeli- ja kudosmittaisiin sovelluksiin, joissa tarkka arkkitehtuuri mahdollistaa halutut toiminnallisuudet. Yleisesti rakennepolymeerit tarjoavat suunnittelijan työkalun optimoidaan materiaalin ominaisuuksia yhdistämällä toisiinsa sopivia arkkitehtuurielementtejä.