Les chercheurs découvrent que l’espace entre les chaînes polymères affecte la conversion d’énergie


polymère

Crédit : Unsplash / CC0 Domaine public

Une équipe dirigée par des du FAMU-FSU College of Engineering a acquis de nouvelles connaissances sur les molécules qui changent de forme en réponse à la lumière.

Les chercheurs qui étudient les à base d’azobenzène ont découvert que leur volume libre – une mesure de l’espace les chaînes polymères – est étroitement lié à la capacité des polymères à convertir le rayonnement lumineux visible en énergie mécanique.

Les résultats ont été publiés dans Matériaux fonctionnels avancés.

« Lorsque vous mettez beaucoup de gens dans un ascenseur, il est vraiment difficile d’en sortir », a déclaré Billy Oates, rédacteur en chef, professeur de génie mécanique à Cummins Inc. au FAMU-FSU College of Engineering. «Mais si vous avez suffisamment d’espace entre les deux, vous pouvez vous déplacer. Nous avons découvert que la entre la masse des molécules de polymère fait une différence. »

L’azobenzène est un composé chimique photocommutable. Cela signifie que le rayonnement électromagnétique – en particulier la lumière ultraviolette et visible – peut modifier la géométrie et les propriétés chimiques d’une molécule.

Un réseau de polymères d’azobenzène ressemble à beaucoup de fils de spaghetti agglutinés. Lorsque la lumière atteint le réseau, certaines molécules deviennent plus courtes et passent d’une forme de tige à une forme de boomerang.

Des études antérieures ont examiné la nature photomécanique de l’azobenzène, mais ce travail a été le premier à quantifier la d’énergie en vrac pour un système de polymères d’azobenzène au niveau moléculaire. Les chercheurs ont découvert que le rapport entre la conversion de l’énergie lumineuse et l’énergie mécanique était multiplié par dix lorsque le volume libre passait de 0,5% à 12%.

Dans le cadre de ce travail, les chercheurs ont également développé un nouveau modèle à gros grains pour expliquer l’interaction des polymères d’azobenzène. Les modèles à grain grossier sont un moyen de simplifier le comportement de grands systèmes moléculaires complexes avec une perte minimale d’informations, permettant aux scientifiques d’effectuer des simulations qui ne seraient autrement pas possibles avec des modèles moléculaires finement détaillés.

La recherche pourrait conduire à de nouvelles technologies pour les matériaux intelligents. Par exemple, au lieu de transporter de l’électricité, les ingénieurs pourraient utiliser la lumière pour contrôler à distance les composants de la machine. Une application possible pourrait être une méthode pour déplacer les nombreux miroirs qui font partie d’un réseau dans une centrale solaire thermique.

« Vous n’avez pas à vous soucier du câblage électrique en désordre », a déclaré Oates. « Vous n’avez besoin que d’une ligne de vue pour faire entrer la lumière dans le système. C’est la plus grande opportunité ici de développer une nouvelle façon d’activer les matériaux et les structures avec la lumière. »


Contrôle de la conductivité thermique des polymères avec la lumière


Plus d’information:
Chenxi Zhai et al., Liberté conformationnelle ‐ Efficacité de conversion d’énergie optomécanique améliorée en vrac Azo ‐ Polyimides, Matériaux fonctionnels avancés (2021). DOI : 10.1002 / adfm.202104414

Fourni par l’Université d’État de Floride

Citation: Les chercheurs constatent que l’espace entre les chaînes polymères affecte la conversion d’énergie (2021, 19 octobre), consulté le 19 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-space-polymer-chains-affects-energy.html

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