Δημιουργία και χαρακτηρισμός αυτοϊάσιμων ομοιοπολικών «ευφυών» δικτύων

Σε αυτή την πτυχιακή εργασία θα μελετηθεί η χημική τροποποίηση της χιτοζάνης, ενός φυσικού και βιοσυμβατού πολυσακχαρίτη, μέσω σύζευξης με μικρά οργανικά μόρια, με στόχο τη δημιουργία καινοτόμων Covalent Adaptive Networks (CANs).

Τα CANs αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη νέα γενιά πολυμερικών υλικών, καθώς προσφέρουν τη δυνατότητα να συνδυαστεί η υψηλή αντοχή των παραδοσιακών thermosets με ιδιότητες όπως ανακυκλωσιμότητα, επαναδιαμόρφωση και αυτοΐαση, ανοίγοντας τον δρόμο για βιώσιμες εναλλακτικές στα μη ανακυκλώσιμα θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά. Τα δίκτυα αυτά αποτελούν μια ανερχόμενη κατηγορία προηγμένων πολυμερικών υλικών, καθώς συνδυάζουν τη σταθερότητα των ομοιοπολικών δεσμών με τη δυνατότητα σχεδιασμού λειτουργικών, «έξυπνων» ιδιοτήτων. Μέσα από κατάλληλες μοριακές αλληλεπιδράσεις, τα υλικά που θα παραχθούν μπορούν να παρουσιάζουν χαρακτηριστικά όπως:

• ανακυκλωσιμότητα και επαναδιαμόρφωση (reprocessable materials)
• αυτοΐαση μετά από μηχανική καταπόνηση
• προσαρμοστικότητα σε ερεθίσματα (pH, θερμοκρασία, υγρασία)
• εφαρμογές σε βιώσιμα βιοϋλικά και «πράσινες» τεχνολογίες

Κατά τη διάρκεια της εργασίας, οι φοιτητές θα αποκτήσουν εμπειρία σε:

• τροποποίηση βιοπολυμερών και οργανική σύνθεση
• σχηματισμό πολυμερικών δικτύων και δυναμικών δεσμών
• χαρακτηρισμό με σύγχρονες τεχνικές (FTIR, NMR, TGA, DSC)
• μελέτη μηχανικών και ρεολογικών ιδιοτήτων
• αξιολόγηση λειτουργικών ιδιοτήτων όπως αυτοΐαση και ανακύκλωση

Η εργασία προσφέρει άμεση σύνδεση με τη χημεία πολυμερών, τη βιωσιμότητα και τον σχεδιασμό νέων υλικών επόμενης γενιάς, σε ένα πεδίο με έντονο ερευνητικό και βιομηχανικό ενδιαφέρον.

Βιβλιογραφία:

Covalent Adaptable Networks: Reprocessable Cross-Linked Polymers

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.4c00994