I polimeri reticolati sono strutture in cui grandi catene molecolari sono collegate tra loro, conferendo eccezionali proprietà meccaniche e resistenza chimica al prodotto finale. Però, la loro modifica non è facile. Ora, gli scienziati del Tokyo Institute of Technology hanno sviluppato un metodo che consente di fondere facilmente insieme diversi polimeri, consentendo la precisa messa a punto delle proprietà del materiale finale selezionando opportuni polimeri di base e miscelandoli nella giusta proporzione.

polimeri, grandi catene molecolari composte da piccole subunità ripetitive, può essere trovato intorno a noi e anche dentro di noi. DNA e proteine ​​sono alcuni polimeri naturali familiari. In contrasto, polimeri sintetici, come plastica, sono stati prodotti per la prima volta circa un secolo fa, ma da allora hanno trovato la loro strada nella nostra vita quotidiana grazie alle loro incredibili proprietà. I polimeri possono essere adattati in base alle loro subunità costituenti per conferire loro molte caratteristiche desiderabili, come la resistenza meccanica, elasticità, permeabilità, e così via.

Un altro modo per ottenere ancora più funzionalità nei polimeri è reticolarli. I polimeri reticolati (CPL) sono polimeri che sono collegati tra loro mediante speciali molecole di reticolazione. Alcuni CPL presentano proprietà eccezionali grazie alle loro strutture tridimensionali interconnesse. Motivati ​​dalle potenziali applicazioni, un gruppo di ricerca del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) guidato dal professor Hideyuki Otsuka ha recentemente raggiunto una svolta in questo campo:è riuscito a collegare insieme diversi CPL attraverso un approccio senza precedenti. "Lo sviluppo di un nuovo metodo per fondere diverse CPL porterebbe una rivoluzione nel campo, poiché le loro proprietà meccaniche possono essere regolate facilmente e sistematicamente in un processo operativamente semplice, " spiega Otsuka.

I ricercatori hanno raggiunto questo obiettivo cambiando le cose nella molecola di cross-linker che hanno usato. Affinché una CPL abbia capacità di autoguarigione, che è molto interessante per molte applicazioni, i polimeri devono essere uniti da cosiddetti legami covalenti dinamici. Questi legami consentono anche di fondere diversi tipi di CPL, ma le molecole di carbonio utilizzate nei linker attualmente disponibili sono inclini all'ossidazione, che complica la fusione e la lavorazione dei CPL alla rinfusa. Ciò che ha fatto questo gruppo di ricerca è stato utilizzare una molecola di collegamento, chiamato BiTEMPS, che reticola i polimeri attraverso un legame covalente centrale zolfo-zolfo (S-S). Questo legame può essere temporaneamente tagliato a metà a temperature superiori a 80°C, che consente lo scambio tra diversi polimeri alle estremità libere, chiamati radicali TEMPS (vedi Figura 1). Attraverso questo processo di scissione e ricongiungimento, diversi CPL possono essere fusi insieme. Uno dei principali vantaggi dei radicali TEMPS è che sono altamente stabili nei confronti dell'ossigeno, il che significa che tutta la lavorazione può essere eseguita senza richiedere la cura dell'ossigeno.

Per dimostrare l'utilità del loro approccio, i ricercatori hanno incrociato due tipi di CPL, uno di loro molto più elastico dell'altro. Premendo a caldo la loro miscela, sono riusciti a fondere insieme le CPL, e le proprietà meccaniche del materiale finale dipendevano dal rapporto tra i CPL grezzi utilizzati. "Le proprietà meccaniche dei campioni fusi potrebbero essere ampiamente regolate per renderli morbidi ed elastici come desiderato. Poiché la varietà di polimeri disponibili è quasi infinita, dovrebbe essere possibile generare materiali che mostrano un ampio spettro di proprietà fisiche utilizzando il nostro metodo scegliendo con giudizio le composizioni polimeriche e i rapporti di miscelazione appropriati, " conclude Otsuka. Questo metodo innovativo farà avanzare significativamente il campo delle CPL, consentendo lo sviluppo di materiali altamente personalizzati per applicazioni specializzate.