blokkopolymerer

Blokkopolymeren zijn polymeren die bestaan uit twee of meer chemisch verschillende blokken van homopolymeren die covalent aan elkaar zijn gebonden. Door het contrast tussen de blokken krijgen ze een sterke neiging tot microfase-segregatie, wat ontwikkelt tot karakteristieke nanostructuren en een breed scala aan mechanische eigenschappen.

Typen en morfologie: De eenvoudigste structuur is een AB-diblock copolymmeren, maar ook ABA-tri- blokken, multiblokcopolymeren en graft- of miktoarm-sterren komen voor. Bij voldoende lange blokken en onoplosbare blokken vormen ze nanostructuren zoals lamellae, cilindriërs, sferische domeinen of gyroidachtige fases. De exacte morfologie hangt af van de volume-fractie van elk blok, de lengte van de blokken en de thermische geschiedenis.

Synthese: Blokkopolymeren worden normaal gemaakt via levende polymerisatie-technieken die sequentiële toevoeging van blokken mogelijk maken, zoals levende anionische polymerisatie, RAFT, ATRP of ROMP. Blokken kunnen ook worden samengevoegd na afzonderlijke polymerisatie of door opeenvolgende monomeer-aanvoer. Deze controle stelt onderzoekers in staat om de dispersiteit, compositie en morfologie gericht te sturen.

Fasegedrag en ontwerpparameters: Microfase-segregatie ontstaat uit de onverenigbaarheid tussen blokken en wordt beschreven met parameters zoals de Flory–Huggins chi en de totale graden van polymerisatie N. Bij geschikte chi N-waarden ordenen blokken zich in periodieke nanodomijnen; de orde-ontwerpingsomslag (ODT) bepaalt wanneer dit optreedt.

Toepassingen: Blokkopolymeren worden veel toegepast in nanolithografie via Directed Self-Assembly (DSA), membraan- en filtratietoepassingen, drug delivery en als thermoplastische elastomeren. Ze bieden tailorable morphologie en mechanische eigenschappen terwijl verwerking vaak compatibel blijft met bestaande polymerisatieprocessen.

Uitdagingen: Belangrijke overwegingen zijn gecontroleerde synthese, reprodubiliteit van morfologie, schaalvergroting en kosten van gespecialiseerde monomeren en reagentia.