Separación de fases a nanoescala en cepillas mixtas de poli (tert-butil acrilato) / poliestireno sobre nanopartículas...

Área de la Ciencia:

• Química de Polímeros La Química de Polímeros es la química de los polímeros.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Nanotecnología La nanotecnología es la nanotecnología.

Sus antecedentes:

• El injerto de cepillos de polímero bien definidos en superficies de nanopartículas es crucial para propiedades de materiales a medida.
• Comprender la separación de microfasas en los cepillos de polímero es clave para controlar la morfología a nanoescala.
• Los cepillos de polímero mixto presentan comportamientos complejos de autoensamblaje influenciados por la arquitectura de la cadena y la curvatura del sustrato.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el comportamiento de separación de la microfase de simétrica mezcla de poli (tert-butil acrilato) / poliestireno (PtBA / PS) cepillos en las nanopartículas de sílice.
• Para determinar la influencia del peso molecular en la separación de fase de estos cepillos de polímero bajo condiciones de fusión de equilibrio.
• Para comparar las observaciones experimentales con las predicciones teóricas para la separación de fase lateral vs. vertical.

Principales métodos:

• Síntesis de cepillos PtBA/PS mixtos utilizando polimerización radical por transferencia atómica y polimerización radical mediada por nitróxido a partir de un iniciador común.
• El recocido térmico de cepillos de polímero sobre nanopartículas de sílice bajo vacío a 150°C.
• Caracterización utilizando calorimetría de barrido diferencial (DSC) para las transiciones térmicas y microscopía electrónica de transmisión (TEM) para el análisis morfológico.

Principales resultados:

• Los cepillos mixtos PtBA / PS con pesos moleculares más altos (Mn ≈ 24,200 g / mol para PtBA, 23,000 g / mol para PS) mostraron separación de microfase lateral en patrones parecidos a gusanos (~ 10 nm tamaño de la característica) en las superficies de sílice.
• Los cepillos de menor peso molecular (Mn ≈ 10,400 g/mol para PtBA, 11,900 g/mol para PS) no mostraron una separación de microfase observable.
• Se detectaron dos transiciones de vidrio distintas a través de DSC para los cepillos de mayor peso molecular separados por fase.

Conclusiones:

• Los cepillos simétricos de polímeros mixtos en sustratos de sílice curvos pueden someterse a una separación de microfase lateral, consistente con los modelos teóricos para sistemas planos.
• El peso molecular juega un papel crítico en dictar la ocurrencia y la morfología de la separación de la microfase en estos sistemas de polímeros injertados.
• Los hallazgos proporcionan información sobre el autoensamblaje de cepillos de polímero en nanopartículas, relevantes para el diseño de materiales avanzados.