'மென் குறுக்குப் பிணைப்பு' தந்திரம் உடையக்கூடிய பிளாஸ்டிக்கை கடினமாகவும் உறுதியாகவும் மாற்றுகிறது

கண்ணாடி போன்ற பாலிமர்கள் என்பவை, ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலைக்குக் கீழே தங்கள் மூலக்கூறு சங்கிலிகள் அசையாமல் இருக்கும் பிளாஸ்டிக்குகள். இது அவற்றை கடினமாகவும் விறைப்பாகவும் ஆக்குகிறது. ஆனால் இது அவற்றை உடையக்கூடியதாகவும் ஆக்குகிறது. இதனால் அவை இழுக்கப்படும்போது உடைந்துவிடும். இந்த சமரசத்தை சமாளிக்க ஒரு உத்தி, மீள் மின்னியல் ஈர்ப்புகளால் இயற்பியல் குறுக்குப் பிணைப்புகளை உருவாக்கும் அயனி குழுக்களைச் சேர்ப்பதாகும். ஆனால் இந்த முறையை, புதிய வகையில் உடையக்கூடியதாக ஆக்காமல், வழக்கமான கண்ணாடி போன்ற பாலிமர்களுக்குப் பயன்படுத்துவது கடினமாக இருந்தது.

ஜப்பானின் டோக்கியோ அறிவியல் பல்கலைக்கழக (TUS) ஆய்வாளர்கள், ஜப்பான் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப முகமையுடன் (JST) இணைந்தனர். பாரிய 4-டைமெதிலமினோபிரிடின் (DMAP) எதிர் அயனிகளைப் பயன்படுத்தி அவர்கள் அயனி சீப்பு வடிவ பாலிமரை உருவாக்கினர். இது அயனி ஊடாட்டங்களை சமமாகப் பரவலாக வைத்திருக்க உதவுகிறது. அப்போதைய இளநிலை துணைப் பேராசிரியர் டைசுகே அயோகி தலைமையிலான இந்த ஆய்வில், கோடாரோ உச்சியாமா, ரியோடாரோ மியாசாவா, பேராசிரியர் கோஜி அரிமிட்சு ஆகியோரும் இணைந்தனர். இது Macromolecules இதழில் 2026 செப்டம்பர் 4 அன்று வெளியிடப்பட்டது.

குழு சீப்பு பாலிமர்களை உருவாக்கியது. பாரிய DMAP எதிர் அயனிகள் அல்லது வழக்கமான சோடியம் அயனிகளால் அவற்றை நடுநிலையாக்கி, இரண்டின் விளைவுகளையும் ஒப்பிட்டது. அதிக செறிவிலான சோடியம் அயனிகள் பாலிமர்களை மேலும் மேலும் உடையக்கூடியதாக ஆக்கின. ஆனால் DMAP பரந்த அளவிலான செறிவுகளில் இயந்திர செயல்திறனை மேம்படுத்தியது. சிறந்த செயல்திறன் கொண்ட DMAP-நடுநிலையாக்கப்பட்ட பாலிமர், சுமார் 137 MJ/m³ உறுதித்தன்மையையும், சுமார் 0.9 GPa யங்கின் மட்டையும் அடைந்தது. இது அயனியற்ற தொடக்கப் பொருளை விட சுமார் நான்கு மடங்கு உறுதியானது, இரு மடங்கு கடினமானது.

X-கதிர் சிதறல் ஆய்வு, DMAP கண்டறியக்கூடிய கட்டப் பிரிவினை இல்லாத ஒரு சீரான நானோ கட்டமைப்பை உருவாக்குவதைக் காட்டியது. அகச்சிவப்பு நிறமாலை பாலிமருக்குள் அயனியாக்கம் நடந்ததை உறுதிப்படுத்தியது. வெப்ப-ஓட்ட சோதனைகள், DMAP கண்ணாடி மாறுநிலை வெப்பநிலையை 96°C இலிருந்து 81°C ஆகக் குறைப்பதைக் கண்டறிந்தன. இது பிளாஸ்டிசைசராகச் செயல்பட்டு பாலிமர் சங்கிலிகளுக்கு அதிக நகர்வுத்திறனைத் தருகிறது. "DMAP ஒரு பிளாஸ்டிசைசராகவும், இயற்பியல் குறுக்குப் பிணைப்புப் புள்ளியாகவும் செயல்படுகிறது. இது நாங்கள் 'மென் குறுக்குப் பிணைப்பு' என்று அழைக்கும் தனித்துவமான நானோ கட்டமைப்பை உருவாக்குகிறது," என்று அயோகி தெரிவித்தார்.

"அயனி ஊடாட்டங்களைப் பயன்படுத்தி வடிவமைக்கும்போது கண்ணாடி போன்ற பாலிமர்கள் உடையக்கூடியவையாகும் என்ற வழக்கமான கருத்தை இந்த ஆய்வு புரட்டிப்போடுகிறது," என்று அயோகி தெரிவித்தார். "இந்த கண்டுபிடிப்பை பரந்த மூலக்கூறு வடிவமைப்புகளுக்குப் பயன்படுத்துவது, உடையும் தன்மை குறைவான, நீண்ட ஆயுள் கொண்ட அடுத்த தலைமுறை பிளாஸ்டிக் பொருட்களின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கும். எதிர்காலத்தில், இந்த நீண்டகால பொருட்கள் பிளாஸ்டிக் கழிவைக் குறைக்கலாம். ட்ரோன்கள், கார்கள் போன்ற போக்குவரத்து சாதனங்களுக்கான கட்டமைப்புப் பொருட்களாகப் பயன்படுத்தப்பட்டால், இவை மேலும் பயனளிக்கும். இலகுவான வடிவமைப்புகள் மூலம் குறைந்த கார்பன் டை ஆக்சைடு உமிழ்வு மற்றும் மேம்பட்ட ஆற்றல் திறனுக்கும் இவை பங்களிக்கலாம்," என்று அவர் மேலும் கூறினார்.