Семинар режиссера Бекмана: Купер, Саенгоу

Постдокторанты Института Бекмана Чай Саенгоу и Джулиан Купер представят семинар директора Института Бекмана в полдень в четверг, 4 мая, в 1005 Beckman и на Zoom. Обед будет предоставлен очным участникам.

Для участия необходима регистрация.

«Использование химии для масштабного производства экологически чистых термореактивных материалов»

Джулиан Купер Термореактивные полимеры повсеместно используются в нашей повседневной жизни. Несмотря на то, что термореактивные полимеры ценятся как за свои механические свойства, так и за химическую стойкость, им не хватает эффективных стратегий переработки. Те же свойства, которые придают этим сшитым материалам желаемые свойства, представляют собой прямую проблему для их переработки и восстановления; следовательно, большинство реактопластов выбрасывают, когда они больше не отвечают потребностям в производительности. Подходы к преодолению этих ограничений заключались в том, чтобы придать термореактивному материалу особую химическую функциональность, которая облегчает обмен сшивок, позволяя перерабатывать и перерабатывать эти материалы при соблюдении определенных условий. Хотя эти ковалентные адаптируемые сети представляют собой эффективную стратегию переработки и восстановления термореактивных материалов, необходимость индивидуальной функциональности ограничивает масштабируемость этого подхода. Следовательно, переработка товарных термореактивных материалов остается в значительной степени нерешенной проблемой. Обеспечение возможности повторной переработки за счет использования функциональных возможностей, присущих товарным материалам, облегчит их утилизацию и послужит циркуляризации жизненного цикла термореактивных материалов. В этой презентации будет подробно описан неожиданный, но перспективный подход к переработке и регенерации термореактивных материалов с использованием инструментов, присущих производству материалов. Просто следуя туда, куда ведет нас наука, мы устраняем необходимость установки заранее разработанных функций для придания регенеративных способностей термореактивному материалу. Мы изучаем параметры, влияющие на возможность повторной переработки, и обнаруживаем, что условия, используемые для изготовления материала, сильно влияют на химический состав, который обеспечивает повторную обработку материала. Мы используем это понимание для реализации возможностей использования нескольких поколений в сырьевых материалах, восстанавливая свойства из поколения в поколение. Простота подхода позволяет использовать новые стратегии управления выпуском из эксплуатации для различных легко масштабируемых товарных термореактивных полимеров и служит важным достижением для реализации полностью замкнутого жизненного цикла термореактивных полимеров.

Джулиан Купер родился в Хьюстоне, штат Техас, в 1992 году. Он получил степень бакалавра химии в Университете Райса (недалеко от дома!) в 2014 году. После окончания учебы Джулиан продолжил углубленное изучение химии в Массачусетском технологическом институте в качестве аспиранта NSF, где он защитил докторскую степень. по химии у проф. Джеффри Ван Хамбек и Алекс Радосевич в конце 2019 года. В том же году Джулиан присоединился к исследовательской группе Джеффри Мура в Университете Иллинойса, где он в настоящее время является научным сотрудником Бекмана. Его исследования используют химию для решения проблем материаловедения. Помимо работы Джулиан любит читать, фотографировать и играть в гольф.

«Придание расширяемости затертым коллоидным чернилам для возможности печати прямым письмом»

Мы представили и проверили гипотезу о том, что реология растяжения, а также предел текучести являются двумя ключевыми реологическими свойствами заклиненных коллоидных чернил, используемых при 3D-печати прямой записи имплантируемых костных каркасов с решетчатой ​​структурой. Руководствуясь предыдущими наблюдениями о том, что жидкости с пределом текучести могут быть разработаны с высокой растяжимостью и что более высокая растяжимость жидкостей с пределом текучести на основе эмульсии обеспечивает более надежную печать, мы описываем экспериментальное исследование этих пастообразных материалов, которое варьирует состав чернил и условия текучести для сопоставить возможность печати с этими реологическими свойствами. Чернила состоят из водной суспензии частиц гидроксиапатита (основного минерала кости), неправильной формы и размера 1-10 мкм, что создает цементирующую пастообразную жидкость с пределом текучести. Чтобы вызвать капиллярность и улучшить рост костей, мы добавляем жертвенные шарики из полиметилметакрилата (ПММА, диаметром 5,96 ± 2,00 мкм) для создания микропористости в готовых каркасах. Эту базовую формулу чернил трудно печатать из-за хрупкого разрыва нити, если скорость сопла не соответствует средней скорости экструдированных чернил. Мы рассматриваем два метода настройки растяжимости и предела текучести: (i) включение полимерных добавок и (ii) модуляция электростатического взаимодействия частиц. В качестве полимерной добавки служит гидроксипропилметилцеллюлоза, протестированная при различной нагрузке. Полиакриловая кислота и полиэтиленимин покрывают частицы отрицательным и положительным зарядом соответственно, чтобы модулировать предел текучести. Сопоставляя пригодность для печати с требованиями реологического дизайна, такими как растяжимость и предел текучести, наши результаты показывают, как модулирование этих двух ключевых реологических свойств может улучшить пригодность для печати.