Gözenekli yapıya sahip polimer zarlar (membranlar) ultra-filtreleme gibi boyut-seçici ayrıştırma uygulamaları için kullanılan önemli malzemelerdir. Özel bir örnek vermek gerekirse, son yıllarda büyük önem kazanan lityum-iyon pillerinde bulunan anot ve katodun birbirleriyle direk teması araya yerleştirilen gözenekli polyolefin zarlar ile engellenebilirken, pilin iletkenlik değerlerinden ödün verilmiyor. Pillerde kullanılacak zarlar mekanik olarak mukavim ve tok olmanın yanı sıra, kimyasal olarak da kararlı olmalı, ve yüksek yoğunlukta gözenekli yapıyı küçük gözenek boyutu ile sağlamalıdır. Bütün bu istekleri birarada sunmak isteyen araştırmacılar, blok-kopolimerlerin bir bloğundan kurtulmak suretiyle nano-gözeneklere sahip zarlar elde ettiler.
Katot ile anodun arasına yerleştirilen ve birbirlerine değmelerini engelleyen polimer membran ayrıştırıcılar, iyonik iletkenliği azaltmadan iyonların serbestçe taşınmasını sağlıyorlar. Ayrıştırma teknolojileri altında geliştirilen polimer membranlar sadece lityum iyon pilleri için değil, birçok filtrasyon uygulamaları ve diğer enerji toplama teknolojileri için de umut verici gözüküyor.
Araştırmacıların sentezlediği triblok kopolimer, doğrusal bir polietilen bloğun iki polilaktik asit bloğu arasında bırakılması suretiyle elde edilmiş. Anyonik halka açılma polimerizasyon reaksiyonu kullanılarak elde edilen kopolimer laktik asit ve etilen yinelenen birimlerinden oluşuyor: Poli(laktik asit-etilen-laktik asit) kopolimerinin (PLA-LPE-PLA*) her üç bloğununun da büyüklüğü, yani zincir boyutu ve molekül ağırlığı, kontrol edilebiliyor. Böylece, hem molekül ağırlığı hem de bileşim oranları tamamen kontrol edilerek istenilen morfoloji* ve dolayısıyla işlevsellik elde ediliyor.
Kalıplanan PLA-LPE-PLA triblok kopolimeri sodyum hidroksit’e maruz bırakılınca polilaktik asit bloklar kimyasal olarak aşındırılıyor (etching) ve geriye sadece, kesintisiz olarak 3 boyutlu yapı oluşturan doğrusal polietilen blok kalıyor. PLA’nın moleküler boyutta malzemeden çıkarılması sonucunda, ortaya nano-ölçekte gözeneklere sahip bir malzeme çıkıyor. Malzemenin kalınlığı, gözenek yoğunluğu ve gözeneklerin büyüklüğü kopolimerin kimyasal bileşimiyle oynanarak değiştirilebiliyor. Nano-ölçekte gözeneklerin özellikle pil uygulamarı için önemini vurgulayan grup, kullanım alanının bununla kısıtlı olmadığını ve nano-gözenekli membranlara ihtiyaç duyan her uygulamada bu malzemelerin kullanılabileceğini belirtmiş.
Kaynak: Pitet, L. M. et al. JACS DOI: 10.1021/ja100985d
* PLA-LPE-PLA: polilaktik asit - lineer (doğrusal) polietilen - polilaktik asit
* Morfoloji Nedir: Morfoloji bilimi, biçim bilimi demektir. Polimer morfolojisinden bahsedildiği zaman polimer molekülleri ile elde edilen biçimden bahsedilmektedir. Moleküllerin oluşturduğu biçim zincir kimyasına, malzemenin üretim şekline ve koşullarına, hatta “akıllı malzemeler” söz konusu olduğunda nem ve sıcaklık gibi dış etmenlere de bağlı olarak değişebilir. Kopolimer morfolojileri kendi içinde apayrı bir önemi olan bilim dalıdır ve kopolimerlerin bileşim oranlarına göre elde edilen morfolojiler sayesinde farklı teknolojik açılımlar yapılmaktadır.
Yeni polimer teknolojileri ile ilgili diğer haberler için,
Türkiye’nin Artan Enerji Talebine Rüzgar Enerjisi Cevap Verecek
Sağlığa Zararlı Plastiklere Doğal Çözüm
Polimer Nanokompozitlerin Bugünü ve Yarını
Bu yazı toplamda 148, bugün ise 0 kez görüntülenmiş