راهبرد جدید برای تولید نانوساختارهای بلوک کوپلیمر

چگونه می‌توان ماده‌ای ساخت که همانند لاستیک انعطاف پذیر باشد و به‌مانند یونولیت عایق گرما؟ پاسخ سوال این است که باید زنجیره‌ای از پلیمرهای پلی‌ایزوپرن و پلی‌استایرن را به‌هم متصل کرد. نتیجه کار ماده‌ای است موسوم به بلوک کوپلیمر که کاربردهای زیادی در لاستیک خودروها و پاشنه کفش‌های ورزشی دارد.
 

یکی از مشکلات استفاده از بلوک کوپلیمرها عدم ترکیب آنها است. برای مثال اگر پلیاستایرن و پلیایزوپرن را با هم ترکیب کنید به‌مانند روغن و آب از هم جدا خواهند شد. اما اگر آنها را از انتها به‌هم متصل کنید این دو ترکیب خود آرایی داده و به اشکال مختلف از پیش تعیین شده در می‌آید. البته این خودآرایی ‌در طبیعت اتفاق می‌افتد اما به‌صورت مصنوعی نیز می‌توان آن را انجام داد. محققان دانشگاه دلاویر معتقدند که می‌توان با خودآرایی بلوک کوپلیمرها به مواد ارزشمندی دست یافت در واقع به‌جای استفاده از روش‌های گران‌قیمتی نظیر لیتوگرافی از خودآرایی بلوک کوپلیمرها استفاده کرد. بنابراین دانشمندان به‌دنبال راه‌های کنترل برهمکنش این بلوک‌ها در دمای بالا یا حلال‌های خاص هستند.

در حال حاضر اگر بخواهیم دو بلوک را با هم ترکیب کنیم باید شرایط واکنش را متناسب با آن دو ترکیب فراهم کنیم و نمی‌توانیم به‌دلخواه شرایط را تغییر دهیم. بنابراین محققان دانشگاه دلاویر به‌دنبال راهی گشتند تا بتوانند بلوک‌ها را در هر شرایطی که مایل هستند با هم واکنش دهند. آنها از نازک‌سازی بلوک‌ها استفاده کردند. این کار که با صاف کردن محل تداخل دو بلوک انجام شد؛ موجب انطباق‌پذیرشدن بلوک‌ها گردید. برای توضیح بهتر این فرآیند به‌تصاویر فوق توجه کنید. تصور کنید رنگ‌های آبی و بنفش دو بلوک هستند در تصویر سوم محل تماس دو بلوک مانند یک خط صاف است اما در تصویر چهارم از مقدار یکی از بلوک‌ها به‌تدریج کم شده و به دیگری اضافه می‌شود. با این کار می‌توان در دماهای بسیار پایین دو بلوک را با هم ترکیب کرد که این کار بسیار ارزان‌تر بوده و انطباق پذیری شیمیایی آن نیز بالا خواهد بود. برای تست این راهبرد محققان بلوک کوپلیمرهای مختلفی را ساختند و آنها را سرد و گرم کردند و در نهایت خواص آنها را با روش‌های مختلف مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که این راهبرد تاثیر سوئی روی خواص پلیمر ندارد. آنها راهبرد دیگری به نام نازک سازی معکوس نیز به‌کار گرفتند ( تصویر چهارم، سمت راست). انطباق پذیری این روش نسبت به راهبرد قبلی بهبود چشمگیری داشت.