బయో-ఆధారిత థర్మోప్లాస్టిక్‌లు పునరుత్పాదక సేంద్రీయ పదార్థాల నుండి ఉత్పత్తి చేయబడతాయి మరియు ఉపయోగం తర్వాత రీసైకిల్ చేయబడతాయి. బయో-ఆధారిత థర్మోప్లాస్టిక్‌లను ఇతర థర్మోప్లాస్టిక్‌లతో కలపడం ద్వారా వాటి స్థితిస్థాపకతను మెరుగుపరచవచ్చు. అయినప్పటికీ, ఈ మిశ్రమాలలోని పదార్థాల మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ కొన్నిసార్లు సరైన లక్షణాలను సాధించడానికి మెరుగుదల అవసరం. నెదర్లాండ్స్‌లోని ఐండ్‌హోవెన్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీకి చెందిన బృందం ఇప్పుడు BESSY IIలో ఒక కొత్త ప్రక్రియ అధిక ఇంటర్‌ఫేషియల్ బలంతో థర్మోప్లాస్టిక్ మిశ్రమాలను రెండు బేస్ మెటీరియల్‌ల నుండి ఎలా తయారు చేయగలదో పరిశోధించింది: IRIS బీమ్‌లైన్ యొక్క కొత్త నానో స్టేషన్‌లో తీసిన చిత్రాలు దానిని చూపించాయి. ప్రక్రియ సమయంలో నానోక్రిస్టలైన్ పొరలు ఏర్పడతాయి, ఇది మెటీరియల్ పనితీరును పెంచుతుంది.
బయో-ఆధారిత థర్మోప్లాస్టిక్‌లు పర్యావరణ అనుకూలమైనవిగా పరిగణించబడతాయి, ఎందుకంటే అవి పెట్రోలియం-ఆధారిత ముడి పదార్థాల నుండి తీసుకోబడ్డాయి మరియు ప్రామాణిక థర్మోప్లాస్టిక్‌ల వలె రీసైకిల్ చేయబడతాయి. థర్మోప్లాస్టిక్ ఆధార పదార్థం పాలిలాక్టిక్ యాసిడ్ (PLA), ఇది చెరకు లేదా మొక్కజొన్న నుండి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న పరిశోధకులు PLA-ఆధారిత ప్లాస్టిక్‌ల లక్షణాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి కృషి చేస్తున్నారు, ఉదాహరణకు వాటిని ఇతర థర్మోప్లాస్టిక్ బేస్ మెటీరియల్‌లతో కలపడం ద్వారా. అయితే, ఇది నిజమైన సవాలు.
మెరుగైన మిశ్రమాల కోసం కొత్త ప్రక్రియ
ఇప్పుడు, ప్రొఫెసర్ రూత్ కార్డినెల్స్ నేతృత్వంలోని TU ఐండ్‌హోవెన్ బృందం PLAని మరొక థర్మోప్లాస్టిక్‌తో ఎలా విజయవంతంగా కలపవచ్చో చూపుతోంది. వారు ఉత్పత్తి సమయంలో నిర్దిష్ట PLA-ఆధారిత కోపాలిమర్‌లు (ఉదా SAD) ఏర్పడే ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేశారు, ఇది వివిధ పాలిమర్ దశల (ICIC వ్యూహం) మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌ల వద్ద ప్రత్యేకంగా స్థిరమైన (స్టీరియో) స్ఫటికాకార పొరలను ఏర్పరచడం ద్వారా రెండు ముడి పదార్థాల కలయికను సులభతరం చేస్తుంది. )
IRIS-బీమ్‌లైన్ వద్ద అంతర్దృష్టులు
BESSY II వద్ద, మిశ్రమ థర్మోప్లాస్టిక్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలు గణనీయంగా మెరుగ్గా ఉన్నాయని నిర్ధారించే ప్రక్రియలను వారు ఇప్పుడు కనుగొన్నారు. అలా చేయడానికి, వారు థర్మోప్లాస్టిక్స్ PLA మరియు పాలీవినైలిడిన్ ఫ్లోరైడ్ (PVDF) యొక్క స్వచ్ఛమైన 50% మిశ్రమాలను అలాగే BESSY II యొక్క IRIS బీమ్‌లైన్ వద్ద PLA-ఆధారిత కోపాలిమర్‌లతో నమూనాలను పరిశీలించారు.
ఇంటర్‌ఫేస్‌ల వద్ద స్టీరియోకాంప్లెక్స్ స్ఫటికాలు
IRIS బీమ్‌లైన్‌పై ఇన్‌ఫ్రారెడ్ స్పెక్ట్రోస్కోపీని ఉపయోగించి, PhD విద్యార్థి హమీద్ అహ్మదీ PLA-ఆధారిత కోపాలిమర్ SAD ఏర్పడటాన్ని ప్రదర్శించగలిగాడు. SAD ఏర్పడటం స్ఫటికీకరణ ప్రవర్తనను ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో తదుపరి ఎక్స్-రే కొలతలు చూపించాయి. IRIS బీమ్‌లైన్ వద్ద ఉన్న కొత్త నానో ఇమేజింగ్ మరియు స్పెక్ట్రోస్కోపీ సామర్థ్యాలు 30 nm కంటే చిన్న నమూనా ప్రాంతాల నుండి అధునాతన రసాయన విజువలైజేషన్ మరియు గుర్తింపు కోసం అనుమతిస్తాయి. స్టీరియోకాంప్లెక్స్ స్ఫటికాలు ప్రత్యేకంగా ఇంటర్‌ఫేస్‌లో ఉన్నాయని నిర్ధారించడంలో ఈ ఖచ్చితత్వం కీలకమైనది. ఇన్‌ఫ్రారెడ్ నానోస్కోపీ చిత్రాలు ఇంటర్‌ఫేస్‌ల వద్ద 200-300 nm మందపాటి స్టీరియోకాంప్లెక్స్ స్ఫటికాల పొరను చూపించాయి.
మరింత స్థిరత్వానికి కారణం
ఇంటర్‌ఫేస్‌ల వద్ద స్టీరియోకాంప్లెక్స్ స్ఫటికాలు ఏర్పడటం వలన స్థిరత్వం మరియు స్ఫటికీకరణ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది. ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద న్యూక్లియేషన్ PLLA/PVDF మిశ్రమంలో మొత్తం స్ఫటికీకరణ ప్రక్రియను వేగవంతం చేస్తుంది. అదనంగా, ఇంటర్‌ఫేషియల్ స్ఫటికాకార పొర దశల మధ్య యాంత్రిక ఒత్తిళ్ల బదిలీని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు తద్వారా తన్యత లక్షణాలను మెరుగుపరుస్తుంది; బ్రేక్ ఈవెన్ వద్ద పొడుగు 250% వరకు పెరుగుతుంది.
“మా నమూనాలలో స్ఫటికాకార పొర యొక్క స్థానం మరియు పంపిణీని వివరించడం ద్వారా, మిక్సింగ్ విధానాన్ని మేము బాగా అర్థం చేసుకోగలము” అని హమీద్ అహ్మదీ చెప్పారు. “ఒక కొత్త వ్యూహాన్ని అభివృద్ధి చేయడం ద్వారా మేము అధిక-పనితీరు గల పాలిమర్ మిశ్రమాల అభివృద్ధికి ఒక మార్గాన్ని క్లియర్ చేసాము” అని రూత్ కార్డినెల్స్ జతచేస్తుంది.
