vitrimereiden

Vitrimerit ovat kovalenttisiin polymeriverkkoihin perustuvia materiaaleja, joiden sidokset voivat vaihtua dynaamisesti erilaisten exchange-reaktioiden kautta. Tämä dynamiikka mahdollistaa verkon topologian muuttumisen ilman, että verkon kokonaisvahvuus tai crosslink-density muuttuu merkittävästi. Tällainen tasapaino kestävyydelle ja muokattavuudelle tekee vitrimeristä sekä jäykän että reagoivan materiaalin.

Mechanismi perustuu yleensä assosiatiiviseen vaihtoon: vanhat kovat sidokset korvautuvat uusilla sitoumuksilla samassa verkossa, jolloin verkon määrä jakaantuu uudelleen mutta ei menetä kiinnittyvyyttään liikkuessa. Yleisiä dynaamisen kovalenttisuuden chemistries ovat transesterifikaatiot, transiminaatiot sekä boronihappojen tai disulfiidisidosten kaltaiset vaihtoreaktiot. Reaktiokäytäntöjen valinta vaikuttaa sekä lämpötilavaihteluihin että materiaalin mekaanisiin ominaisuuksiin.

Ominaisuudet ja käsittelymahdollisuudet: vitrimerit käyttäytyvät kuten vahvat, kiinteät verkot korkeissa lämpötiloissa, mutta niiden topologia voidaan uudelleenjärjestää, jolloin ne voidaan reagoida, muotoilla tai kierrättää sulatusten kautta. Tämä mahdollistaa korjauksen, käytännön uuden rakenteen luomisen ja kierrätyksen perinteisten thermosettien tavoin. Kestoaikaiset ominaisuudet sekä reaktiokyvyn kiihtyvyys voidaan säätää käyttämällä erilaisia katalyytteja, sidosten vaihtumisen nopeutta sekä lämpötilavasteita.

Sovellukset ja haasteet: vitrimerit nähdään lupaavina materiaaleina kierrätettävissä thermosetteissä, repainettavissa pinnoitteissa ja kierrätyskeskeisissä liima- tai rakennusmateriaaleissa. Haasteisiin kuuluu tasapainon löytäminen kestävyyden, prosessointikeston ja hydrolyyttisen tai kosteuden keston välillä sekä haitallisten katalyyttien käytön hallinta. Tutkimus jatkuu koordinoidusti rakenteen ja reaktiokäyttäytymisen optimoinnissa.

Katso myös: dynaaminen kovalenttinen kemia, reagoivat polymerit, kierrätettävät thermosetit.