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Il nuovo gel polimerico ha una struttura consistente per nuove applicazioni

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Un team dell'Università di Tokyo ha trovato un metodo di fabbricazione che dà ordine alla disorganizzazione intrinseca nella chimica dei gel a base di polimeri.

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I materiali in gel a base di polimeri stanno trovando la loro strada in numerose applicazioni grazie alla loro adattabilità e malleabilità, soprattutto in campo medico. Tuttavia, queste qualità sono anche ciò che contribuiscono alla loro limitazione chiave: il loro disordine intrinseco in termini di struttura chimica.

I ricercatori dell'Istituto di Fisica dello Stato Solido dell'Università di Tokyo hanno trovato un modo per superare questo problema producendo un nuovo tipo di gel polimerico con una struttura più ordinata, che secondo loro permette un maggiore controllo sul materiale e apre la strada a nuove applicazioni.

Il risultato del lavoro del team è un gel omogeneo che è più consistente attraverso la sua struttura, pur mantenendo la porosità e la malleabilità dei tipici gel polimerici, ha detto il ricercatore associato Xiang Li, uno degli scienziati del team.

"Abbiamo dimostrato che è abbastanza facile sintetizzare una rete di gel estremamente omogenea", ha detto Li in un comunicato stampa.

Come materiali commerciali, i gel sono noti per la loro viscosità e duttilità. Ma gli scienziati hanno una definizione più specifica per i materiali, identificandoli come reti tridimensionali per polimeri con pori microscopici tra i fili chimici delle catene molecolari dei materiali polimerici.

A seconda della natura e della disposizione dei polimeri in gel, i materiali finiscono per avere funzioni diverse che li rendono adatti ad applicazioni particolari, come la filtrazione chimica o la somministrazione di farmaci, hanno detto i ricercatori.

I ricercatori hanno pubblicato un articolo sul loro lavoro sulla rivista Science Advances.

Creazione dell'ordine strutturale

Il disordine intrinseco dei gel polimerici deriva dalla difficoltà di controllare la creazione dei gel di rete polimerici, che porta a molte incoerenze o difetti strutturali - uno stato che è noto come eterogeneo, il che significa che le loro forme variano ampiamente in tutte le loro strutture, ha detto Li.

Per creare il gel omogeneo, Li e i suoi colleghi hanno utilizzato un processo di fabbricazione basato su un concetto noto come percolazione del legame.

"In primo luogo, abbiamo impacchettato strettamente alcuni polimeri a forma di stella insieme in un solvente e abbiamo aggiunto alcune sostanze chimiche che, una volta attivate, uniscono questi polimeri stellari insieme", ha spiegato Li in un comunicato stampa. "Abbiamo attivato le sostanze chimiche di giunzione o di 'reticolazione' in modo controllato; questo a sua volta ha portato ad una rete di gel polimerici più ordinata di quanto ci si possa aspettare normalmente da questo tipo di processo"

Infatti, hanno trovato il metodo di bond-percolazione così efficace nel produrre reti di gel ordinate che il team sta rivalutando ciò che costituisce effettivamente un materiale gel. Poiché in precedenza si è pensato che i gel fossero pieni di difetti e intrinsecamente disordinati, l'esistenza di un nuovo modo di creare un gel senza queste proprietà chiave potrebbe portare ad una nuova classificazione dei materiali.

Non importa come li chiameranno in futuro gli scienziati, i gel omogenei hanno una miriade di nuove applicazioni, ha detto Li.

"Le reti di gel ordinate ma flessibili potrebbero essere utilizzate in applicazioni come filtri chimici ad alte prestazioni, sensori flessibili, attuatori meccanici, rilascio controllato di farmaci e persino fibre ottiche ultracleari", ha detto nella dichiarazione alla stampa.

Il team di Li spera che altri scienziati possano trarre beneficio dal loro lavoro e usarlo come base per "una piattaforma sperimentale più generale" per sintetizzare nuovi gel polimerici, ha aggiunto.