Οι ερευνητές ρίχνουν φως στο πώς να κάνουν τον φωτοπολυμερισμό πολύ πιο αποτελεσματικό
Σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, η ομάδα δημιούργησε ένα νέο σύστημα - εμπνευσμένο από τη φωτοσύνθεση - που χρησιμοποιεί ορατό φως για να δημιουργήσει αντιδραστικά ριζικά είδη που μπορούν να προκαλέσουν πολυμερισμό. Αυτό το σύστημα επιτυγχάνει σχεδόν τέλεια μετατροπή μονομερών σε πολυμερή με μοτίβο υψηλής ανάλυσης και βελτιωμένη μηχανική αντοχή.
Ο φωτοπολυμερισμός είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική σε διάφορες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένης της 3D εκτύπωσης, της οδοντιατρικής και της μικροηλεκτρονικής, όπου τα υγρά μονομερή μετατρέπονται σε στερεά πολυμερή κατά την έκθεση στο φως. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα του φωτοπολυμερισμού περιορίζεται από τη χαμηλή απορρόφηση του ορατού φωτός από τους φωτοενεργούς, οι οποίοι είναι συνήθως οργανικές βαφές.
Αντιμετωπίζοντας αυτήν την πρόκληση, η ερευνητική ομάδα επέστρεψε από τη φωτοσύνθεση, τη διαδικασία με την οποία τα φυτά μετατρέπουν το φως του ήλιου σε χημική ενέργεια. Η φωτοσύνθεση χρησιμοποιεί χρωστικές απορρόφησης φωτός για να συλλάβει την ηλιακή ενέργεια και να παράγει αντιδραστικά ενδιάμεσα που οδηγούν τις χημικές αντιδράσεις.
Οι ερευνητές εφάρμοσαν μια παρόμοια στρατηγική ενσωματώνοντας ένα σύμπλεγμα μεταλλικού προσδέματος στο σύστημα φωτοπολυμερισμού. Αυτό το σύμπλεγμα μεταλλικού προσδέματος δρα ως μια τεχνητή μονάδα συγκομιδής φωτός που καταγράφει αποτελεσματικά ορατό φως και παράγει αντιδραστικά ριζικά είδη ικανά να ξεκινήσουν τον πολυμερισμό.
Χρησιμοποιώντας αυτή την προσέγγιση, οι ερευνητές πέτυχαν σχεδόν 100% μετατροπή μονομερών σε πολυμερή με σχηματισμό υψηλής ανάλυσης και βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες. Αυτό αντιπροσωπεύει μια σημαντική βελτίωση σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους φωτοπολυμερισμού, οι οποίες συνήθως παρουσιάζουν χαμηλότερες αποτελεσματικότητες μετατροπής.
Η μελέτη ανοίγει νέες οδούς για την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών και φιλικών προς το περιβάλλον τεχνικών φωτοπολυμερισμού με πιθανές εφαρμογές σε προηγμένη παραγωγή, 3D εκτύπωση και μικροηλεκτρονική. Με την ενίσχυση της απορρόφησης του ορατού φωτός και την επίτευξη υψηλότερων αποτελεσματικότητας μετατροπής, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας και να βελτιώσει την απόδοση διαφόρων διαδικασιών κατασκευής με βάση το φως.
