ベックマン監督セミナー: クーパー、センゴウ

ベックマン研究所博士研究員のチャイ・センゴー氏とジュリアン・クーパー氏が、5月4日木曜日正午に1005ベックマンとZoomでベックマン研究所所長セミナーを開催します。 直接参加者には昼食をご用意いたします。

参加するには登録が必要です。

「化学を活用して持続可能な熱硬化性材料を大規模に生産する」

Julian Cooper熱硬化性ポリマーは私たちの日常生活に遍在しています。 熱硬化性ポリマーは機械的特性と耐薬品性の両方で高く評価されていますが、効果的なリサイクル戦略が欠けています。 これらの架橋材料に望ましい特性を与えるのと同じ特徴が、そのリサイクルと再生に直接の課題をもたらします。 したがって、ほとんどの熱硬化性樹脂は、性能のニーズを満たさなくなった場合には廃棄されます。 これらの制限に対処するアプローチでは、架橋交換を促進する特定の化学官能基を熱硬化性樹脂に導入し、特定の条件が満たされた場合にこれらの材料の再処理とリサイクルを可能にすることが求められてきました。 これらの適応可能な共有結合ネットワークは、熱硬化性樹脂のリサイクルと再生のための効果的な戦略を表しますが、カスタマイズされた機能の必要性により、このアプローチの拡張性が制限されます。 その結果、汎用熱硬化性樹脂の再処理は依然としてほとんど解決されていない課題となっています。 商品材料に固有の機能を活用して再処理可能にすると、材料の再生が容易になり、熱硬化性樹脂のライフサイクルを循環させることができます。 このプレゼンテーションでは、材料製造に固有のツールを使用して熱硬化性樹脂を再処理および再生する、予想外だが実現可能なアプローチについて詳しく説明します。 科学の導きに従うだけで、熱硬化性材料に再生機能を組み込むために事前に設計された機能をインストールする必要がなくなります。 私たちは、再処理可能性に影響を与えるパラメーターを調査し、材料の製造に使用される条件が、材料の再処理を可能にする化学に大きな影響を与えることを発見しました。 私たちはこの理解を活用して、商品材料の多世代機能を実現し、世代を超えて特性を再生します。 このアプローチのシンプルさにより、容易に拡張可能なさまざまな汎用熱硬化性樹脂の新しい寿命管理戦略が可能になり、熱硬化性ポリマーの完全に循環するライフサイクルを実現するための重要な進歩として機能します。

ジュリアン・クーパージュリアンは 1992 年にテキサス州ヒューストンで生まれました。彼は 2014 年にライス大学 (家から遠くない!) で化学の学士号を取得しました。卒業後、ジュリアンは NSF 大学院研究員としてマサチューセッツ工科大学で化学の高度な研究を続けました。彼は博士号を取得しました。 教授と化学の研究をする。 2019年後半、ジェフリー・ヴァン・ハンベックとアレックス・ラドセビッチ。同年、ジュリアンはイリノイ大学のジェフリー・ムーアの研究グループに加わり、現在はベックマン博士研究員を務めている。 彼の研究は化学を活用して材料科学の課題に取り組みます。 仕事以外では、ジュリアンは読書、写真、ゴルフを楽しんでいます。

「詰まりコロイダルインクに拡張性を付与し、直書き印刷適性を実現」

我々は、伸長レオロジーと降伏応力が、移植可能な格子構造の骨足場の直接描画 3D プリンティングに使用されるジャム コロイド インクの 2 つの重要なレオロジー特性であるという仮説を導入し、検証します。 降伏応力流体は高い伸張性を持って設計でき、エマルションベースの降伏応力流体の高い伸展性によりより堅牢な印刷が可能になるというこれまでの観察に基づいて、インク配合と流動条件を変化させたこれらのペースト状材料の実験的研究について説明します。印刷可能性をこれらのレオロジー特性にマッピングします。 インクは、不規則な形状とサイズの 1 ～ 10 μm のヒドロキシアパタイト粒子 (骨の主なミネラル) の水性懸濁液で構成され、セメント質ペースト状の降伏応力流体を生成します。 毛細管現象を誘発して骨の成長を促進するために、犠牲ポリメチルメタクリレートビーズ (PMMA、直径 5.96 ± 2.00 μm) を追加して、最終的な足場に微小多孔性を作成します。 このベースライン配合のインクは、ノズル速度が押し出されるインクの平均速度と厳密に一致していないと、フィラメントが脆くなり破断するため印刷が困難になります。 伸張性と降伏応力を調整するための 2 つの方法、(i) ポリマー添加剤の組み込み、(ii) 静電粒子相互作用の調整を検討します。 ヒドロキシプロピルメチルセルロースはポリマー添加剤として機能し、さまざまな負荷でテストされました。 ポリアクリル酸とポリエチレンイミンは、それぞれ負と正の電荷で粒子をコーティングし、降伏応力を調整します。 印刷適性を伸張性と降伏応力のレオロジー設計要件にマッピングすることにより、これら 2 つの重要なレオロジー特性を調整することで印刷適性がどのように向上するかを示した結果が得られました。