Dsc amorfo frente a cristalino
Volumen de la revista: 49; Número de la revista: 12; Información relacionada: PHaSE colabora con la Universidad de Massachusetts, Amherst (líder) y Lowell; el Laboratorio Nacional Oak Ridge; la Universidad Estatal de Pensilvania; el Instituto Politécnico Renssalaer; la Universidad de Pittsburgh; ID de la revista: ISSN 0024-9297
Shen, Xiaobo, Hu, Weiguo, & Russell, Thomas P. Measuring the Degree of Crystallinity in Semicrystalline Regioregular Poly(3-hexylthiophene). Estados Unidos. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.6b00799
On the Role of Single Regiodefects and Polydispersity in Regioregular Poly(3-hexylthiophene): Distribución de defectos, síntesis de cadenas sin defectos y un modelo sencillo para la determinación de la cristalinidad
Modelo perfeccionado de las antenas clorosómicas de la bacteria verde Chlorobium tepidum a partir de las restricciones de desplazamiento químico de protones obtenidas con la espectroscopia de correlación dipolar de RMN de alto campo 2-D y 3-D
Polímeros amorfos
En este artículo se informa del hallazgo de que la reflectancia espectral (SR) puede utilizarse para identificar las transiciones térmicas en películas delgadas de polímeros semicristalinos. Al estudiar el espesor de la película en función de la temperatura, descubrimos que los polímeros semicristalinos presentan perfiles característicos de expansión y contracción durante las transiciones de fusión (Tm) y cristalización (Tc), respectivamente. Antes de este descubrimiento, los estudios sobre la Tm cristalina en películas delgadas han implicado técnicas más costosas y complejas, como la microscopía de fuerza atómica (AFM), la elipsometría y la dispersión de rayos X de ángulo amplio de incidencia gravitacional (GIWAXS). Correlacionamos la Tm y la Tc medidas por SR con la calorimetría diferencial de barrido (DSC) en la masa y la GIWAXS de temperatura controlada o el AFM en las películas finas. Demostramos que la SR es precisa para medir cambios en películas con espesores de 500 nm hasta 21 nm y para detectar la depresión del punto de fusión debido al confinamiento de la película delgada. Además, demostramos que la SR es una potente herramienta para medir transiciones térmicas en películas de polímeros semicristalinos con una resolución de un solo grado.
Cristalinidad Dsc
ResumenDesarrollamos y describimos un método de calorimetría diferencial de barrido para calcular la cristalinidad inicial, el cambio de cristalinidad y el porcentaje de cristalinidad de aleaciones metálicas amorfas en función de la temperatura. Utilizando las entalpías termodinámicas de muestras amorfas, cristalinas y parcialmente desvitrificadas, nuestra metodología es capaz de determinar porcentajes de cristalinidad tan bajos como unos pocos porcentajes. Además, la relación lineal entre las cristalinidades establecidas (predeterminadas) y calculadas de las muestras experimentales indica que no es necesario preparar muestras de calibración antes de medir el porcentaje de cristalinidad de las muestras objetivo. Esta técnica también elimina la necesidad de costosos accesorios in situ, como los que se requieren en la microscopía electrónica. Por lo tanto, la técnica es muy relevante como técnica primaria para la caracterización del comportamiento de desvitrificación en materiales amorfos.
1. IntroducciónLos materiales amorfos, incluyendo metales, aleaciones, cerámicas y polímeros, han recibido una gran atención debido a sus propiedades únicas [1-5]. Por ejemplo, el silicio amorfo se utiliza ampliamente para la fabricación de células solares y transistores de película fina. Los calcogenuros amorfos se utilizan como materiales de memoria de cambio de fase [6-8], biosensores [9-11] y fibras ópticas infrarrojas [12-14]. En el caso de los metales amorfos, su alta dureza, resistencia y resistencia al desgaste, ofrece la promesa de crear una nueva clase de materiales estructurales para aplicaciones en diversas áreas, incluyendo bolas de granallado y medios de pulido de precisión [15], así como micro-engranajes [16]. Además, su elevada resistencia a la corrosión, combinada con su alta resistencia y módulo elástico, convierten a los vidrios metálicos en candidatos potenciales para aplicaciones biomédicas como sensores [17-18], implantes médicos [19-20] y stents autoexpandibles [21-23].
Polímero semicristalino
La cristalización de los polímeros es un proceso asociado a la alineación parcial de sus cadenas moleculares. Estas cadenas se pliegan y forman regiones ordenadas denominadas laminillas, que componen estructuras esferoidales más grandes denominadas esferulitas[1][2] Los polímeros pueden cristalizar al enfriarse tras la fusión, el estiramiento mecánico o la evaporación del disolvente. La cristalización afecta a las propiedades ópticas, mecánicas, térmicas y químicas del polímero. El grado de cristalinidad se estima mediante diferentes métodos analíticos y suele oscilar entre el 10 y el 80%, y los polímeros cristalizados suelen denominarse “semicristalinos”. Las propiedades de los polímeros semicristalinos están determinadas no sólo por el grado de cristalinidad, sino también por el tamaño y la orientación de las cadenas moleculares.
Los polímeros se componen de largas cadenas moleculares que forman espirales irregulares y enredadas en la masa fundida. Algunos polímeros conservan esa estructura desordenada al congelarse y se convierten fácilmente en sólidos amorfos. En otros polímeros, las cadenas se reorganizan tras la congelación y forman regiones parcialmente ordenadas con un tamaño típico del orden de 1 micrómetro[3] Aunque sería energéticamente favorable que las cadenas del polímero se alinearan en paralelo, dicha alineación se ve obstaculizada por el enredo. Por lo tanto, dentro de las regiones ordenadas, las cadenas de polímeros están alineadas y plegadas a la vez. Por lo tanto, estas regiones no son ni cristalinas ni amorfas y se clasifican como semicristalinas. Ejemplos de polímeros semicristalinos son el polietileno lineal (PE), el tereftalato de polietileno (PET), el politetrafluoroetileno (PTFE) o el polipropileno isotáctico (PP)[4].