Yüzyıllar boyunca, insanlar dökülmeleri emmek için selüloza güvenmişlerdir, süngerleri, mendilleri ve tuvalet kağıdını düşünün.Süper çırpıcılarBunlar kendi ağırlıklarının yüzlerce katını su içinde emerek, ağırlaşmadan yere kilitleyebilen polimerler.
En iyi bilinen süper absorben malzemelerden biri de sodyum poliakrilat (SAP) olup bugün bebek bezlerinde, yara bandajlarında, soğutma paketlerinde ve hatta gıda ambalajlarında gizlenmiştir.SAP'i bu kadar dikkat çekici kılan şey basit bir fikri alıp sayısız pratik uygulamaya dönüştürme yeteneğidir..
Büyük bir "Wow" faktörü olan basit bir demo
Öğrencilere kimyacıların moleküler tasarımı günlük büyüye nasıl dönüştürdüğünü göstermek ister misiniz?
Bir kerelik bir fincan içine bir avuç sodyum poliakrilat tozu koyun.
Biraz su dökün.
Bir kaç saniye içinde sıvı kaybolur ve sert bir jelede sıkışır.
Bir sihirbazın numarasının bir parçası olarak bardakları karıştırın ve izleyicileriniz suyun kaybolduğuna ikna olacaklar.Toz bir jele dönüşmüştür., ağırlığının yüzlerce katını su içinde tutuyor.
Ekstra bir dönüş için, tuzla püskürtün. Aniden, jel çöküyor, hapsedilmiş sıvıyı serbest bırakıyor.Bu durumda kimyanın malzeme özelliklerini nasıl ince ayarlayabileceğini göstermek için unutulmaz bir yol., polimerin içindeki yüklerin dengesi.
Moleküler düzeyde neler oluyor?
Sodyum poliakrilat, olumsuz yüklü karboksilat gruplarla süslenmiş uzun bir poli (etil) omurgasından oluşur. Sodyum iyonları yükü dengeler,Zincirler arasındaki çapraz bağlantılar gözenekli bir yapı yaratırken.
Emilme: Su içeri yayılır, polimerle hidrojen bağları oluşturur ve malzemeyi çarpıcı bir şekilde şişirir.
Desorpsiyon: Tuz eklenince, polimerin dışındaki sodyum konsantrasyonu yükselir. Su geri çekilir ve jel küçülür.
Yapıyı ayarlayarak, çapraz bağlantıların yoğunluğunu veya yüklü grup sayısını değiştirerek, kimyacılar SAP'nin performansını ayarlayabilirler.daha az karboksilat ve daha sıkı kümeler içeren bir varyant kullanır, bu yüzden ıslak bir jel oluşturmak yerine, yumuşak, kar benzeri kristaller üretir.
Neden Önemli?
Sihirli numaranın arkasında daha derin bir ders yatıyor: Moleküler tasarımdaki küçük değişiklikler çok farklı malzemelere ve kullanımlara yol açabilir.SAP bir yenilikten daha fazlası, günlük yaşamı sessizce güçlendiren bir malzemedir., yaraları temiz tutan tıbbi bandajlardan, su hasarından korunan kablolara, sürdürülebilir atık yönetimi çözümlerine kadar.
Sadece sıvıları ortadan kaldırmayan kimya, onları yenilik fırsatlarına dönüştürür.
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!