Seminario de directores Beckman: Cooper, Saengow

Los becarios posdoctorales del Instituto Beckman, Chai Saengow y Julian Cooper, presentarán el Seminario para directores del Instituto Beckman al mediodía del jueves 4 de mayo en 1005 Beckman y por Zoom. Se proporcionará almuerzo a los asistentes en persona.

Es necesario registrarse para asistir.

"Aprovechando la química para producir materiales termoendurecibles sostenibles a escala"

Julian Cooper Los polímeros Thermoset son omnipresentes en nuestra vida cotidiana. Si bien son apreciados tanto por sus propiedades mecánicas como por su resistencia química, los polímeros termoestables carecen de estrategias de reciclaje efectivas. Las mismas características que confieren a estos materiales reticulados propiedades deseables plantean un desafío directo para su reciclaje y recuperación; en consecuencia, la mayoría de los termoestables se descartan cuando ya no satisfacen las necesidades de rendimiento. Los enfoques para abordar estas limitaciones han buscado instalar una funcionalidad química específica en el termoestable que facilite el intercambio de enlaces cruzados, permitiendo el reprocesamiento y el reciclaje de estos materiales cuando se cumplen ciertas condiciones. Si bien estas redes adaptables covalentes representan una estrategia eficaz para el reciclaje y la recuperación de termoestables, la necesidad de una funcionalidad personalizada limita la escalabilidad de este enfoque. En consecuencia, el reprocesamiento de termoestables básicos sigue siendo un desafío en gran medida no resuelto. Permitir la reprocesabilidad aprovechando la funcionalidad intrínseca de los materiales básicos facilitaría su recuperación y serviría para circularizar el ciclo de vida termoestable. Esta presentación detallará un enfoque inesperado pero habilitante para reprocesar y regenerar termoestables utilizando herramientas inherentes a la fabricación de materiales. Simplemente siguiendo hacia dónde nos llevó la ciencia, eliminamos la necesidad de instalar funciones prediseñadas para inculcar capacidades regenerativas en un material termoestable. Exploramos los parámetros que influyen en la reprocesabilidad y descubrimos que las condiciones utilizadas para fabricar el material influyen en gran medida en la química que permite el reprocesamiento del material. Aprovechamos este conocimiento para realizar capacidades multigeneracionales en materiales básicos, recuperando propiedades a lo largo de generaciones. La simplicidad del enfoque permite nuevas estrategias de gestión del final de su vida útil para una variedad de productos termoestables fácilmente escalables y sirve como un avance importante para lograr un ciclo de vida completamente circular para los polímeros termoestables.

julian cooper nació en Houston, Texas, en 1992. Obtuvo su licenciatura en química en la Universidad Rice (¡no muy lejos de casa!) en 2014. Después de graduarse, Julian realizó estudios avanzados en química en el Instituto Tecnológico de Massachusetts como becario graduado de la NSF, donde completó un doctorado. en química con los Profs. Jeffrey Van Humbeck y Alex Radosevich a finales de 2019. Ese mismo año, Julian se unió al grupo de investigación de Jeffrey Moore en la Universidad de Illinois, donde actualmente es becario postdoctoral Beckman. Su investigación aprovecha la química para abordar los desafíos de la ciencia de materiales. Fuera del trabajo, a Julian le gusta leer, fotografiar y jugar golf.

"Otorgar extensibilidad a tintas coloidales atascadas para una capacidad de impresión de escritura directa con tinta"

Introducimos y probamos la hipótesis de que la reología extensional, así como el límite elástico, son las dos propiedades reológicas clave para las tintas coloidales atascadas utilizadas en la impresión 3D de escritura directa de armazones óseos implantables con estructura reticular. Guiados por observaciones previas de que los fluidos de límite elástico pueden diseñarse con alta extensibilidad, y que una mayor extensibilidad de los fluidos de límite elástico basados ​​en emulsión permitieron una impresión más robusta, describimos un estudio experimental de estos materiales pastosos que varían la formulación de la tinta y las condiciones de flujo para mapear la imprimibilidad de estas propiedades reológicas. Las tintas consisten en una suspensión acuosa de partículas de hidroxiapatita (el principal mineral del hueso), de forma irregular y de tamaño de 1 a 10 μm, que crea un fluido de límite elástico similar a una pasta cementosa. Para inducir la capilaridad para un mejor crecimiento óseo, agregamos perlas de metacrilato de polimetilo de sacrificio (PMMA, 5,96 ± 2,00 μm de diámetro) para crear microporosidad en los armazones finales. Esta formulación básica de tinta es difícil de imprimir debido a la rotura frágil del filamento si la velocidad de la boquilla no coincide estrechamente con la velocidad promedio de la tinta extruida. Examinamos dos métodos para ajustar la extensibilidad y el límite elástico: (i) incorporar aditivos poliméricos y (ii) modular la interacción de partículas electrostáticas. Como aditivo polimérico sirve hidroxipropilmetilcelulosa, probada con diferentes cargas. El ácido poliacrílico y la polietilenimina recubren las partículas con carga negativa y positiva, respectivamente, para modular el límite elástico. Al asignar la imprimibilidad a los requisitos de diseño reológico de extensibilidad y límite elástico, nuestros resultados muestran cómo la modulación de estas dos propiedades reológicas clave puede mejorar la imprimibilidad.

Chai Saengow Es becario postdoctoral del Instituto Beckman. Está cosupervisado por la Prof. Amy Waggoner Johnson y el Prof. Randy Ewoldt. Obtuvo su doctorado. de la Universidad de Queen, Canadá. Su investigación se centra en la modificación de las propiedades reológicas de materiales para la impresión 3D. Específicamente, cómo ajustar las dos propiedades importantes simultáneamente, es decir, extensibilidad y tensión de flujo crítica. A Chai le gusta cocinar, hacer senderismo y pasar tiempo con su perro.