Seminário do Diretor Beckman: Cooper, Saengow

Os bolsistas de pós-doutorado do Instituto Beckman, Chai Saengow e Julian Cooper, apresentarão o Seminário do Diretor do Instituto Beckman ao meio-dia de quinta-feira, 4 de maio, no 1005 Beckman e no Zoom. O almoço será oferecido aos participantes presenciais.

É necessário inscrição para participar.

"Aproveitando a química para produzir materiais termoendurecíveis sustentáveis ​​em escala"

Os polímeros Julian CooperThermoset são onipresentes em nossa vida cotidiana. Embora valorizados pelas suas propriedades mecânicas e resistência química, os polímeros termofixos carecem de estratégias de reciclagem eficazes. As mesmas características que conferem a estes materiais reticulados propriedades desejáveis ​​representam um desafio direto à sua reciclagem e recuperação; conseqüentemente, a maioria dos termofixos são descartados quando não atendem mais às necessidades de desempenho. Abordagens para lidar com essas limitações têm procurado instalar funcionalidades químicas específicas no termofixo que facilitam a troca de reticulação, permitindo o reprocessamento e reciclagem desses materiais quando certas condições são atendidas. Embora estas redes covalentes adaptáveis ​​representem uma estratégia eficaz para a reciclagem e recuperação de termofixos, a necessidade de funcionalidade personalizada limita a escalabilidade desta abordagem. Consequentemente, o reprocessamento de termofixos básicos continua a ser um desafio em grande parte não superado. Permitir a reprocessabilidade através do aproveitamento da funcionalidade intrínseca aos materiais básicos facilitaria a sua recuperação e serviria para circularizar o ciclo de vida dos termofixos. Esta apresentação irá detalhar uma abordagem inesperada, mas possibilitadora, para reprocessar e regenerar termofixos usando ferramentas inerentes à fabricação de materiais. Simplesmente seguindo onde a ciência nos levou, eliminamos a necessidade de instalar funcionalidades pré-projetadas para incutir capacidades regenerativas em um material termoendurecível. Exploramos os parâmetros que influenciam a reprocessabilidade e descobrimos que as condições usadas para fabricar o material influenciam muito a química que permite o reprocessamento do material. Aproveitamos esse entendimento para concretizar capacidades multigeracionais em materiais básicos, recuperando propriedades ao longo das gerações. A simplicidade da abordagem permite novas estratégias de gerenciamento de fim de vida para uma variedade de termofixos facilmente escalonáveis ​​e serve como um avanço importante para realizar um ciclo de vida totalmente circular para polímeros termofixos.

Juliano Cooper nasceu em Houston, Texas, em 1992. Obteve seu bacharelado em química pela Rice University (não muito longe de casa!) em 2014. Após a formatura, Julian fez estudos avançados em química no Massachusetts Institute of Technology como bolsista de pós-graduação da NSF, onde ele completou um doutorado. em química com os Profs. Jeffrey Van Humbeck e Alex Radosevich no final de 2019. Nesse mesmo ano, Julian ingressou no grupo de pesquisa de Jeffrey Moore na Universidade de Illinois, onde atualmente é pós-doutorado da Beckman. Sua pesquisa aproveita a química para enfrentar desafios na ciência dos materiais. Fora do trabalho, Julian gosta de ler, fotografar e jogar golfe.

"Concedendo extensibilidade a tintas coloidais atoladas para impressão direta com escrita com tinta"

Introduzimos e testamos a hipótese de que a reologia extensional, bem como a tensão de escoamento, são as duas principais propriedades reológicas para tintas coloidais atoladas usadas na impressão 3D de escrita direta de andaimes ósseos estruturados em treliça implantáveis. Guiados por observações anteriores de que fluidos de tensão de escoamento podem ser projetados com alta extensibilidade, e que a maior extensibilidade de fluidos de tensão de escoamento baseados em emulsão permitiu uma impressão mais robusta, descrevemos um estudo experimental desses materiais pastosos que variam a formulação da tinta e as condições de fluxo para mapeie a capacidade de impressão para essas propriedades reológicas. As tintas consistem em uma suspensão aquosa de partículas de hidroxiapatita (o principal mineral do osso), de formato irregular e tamanho de 1 a 10 μm, que cria um fluido de tensão de escoamento semelhante a uma pasta cimentícia. Para induzir a capilaridade para um melhor crescimento ósseo, adicionamos esferas sacrificiais de polimetilmetacrilato (PMMA, 5,96 ± 2,00 μm de diâmetro) para criar microporosidade nas estruturas finais. Esta formulação básica de tinta é difícil de imprimir devido à ruptura frágil do filamento se a velocidade do bico não corresponder à velocidade média da tinta extrudada. Examinamos dois métodos para ajustar a extensibilidade e a tensão de escoamento: (i) incorporação de aditivos poliméricos e (ii) modulação da interação de partículas eletrostáticas. A hidroxipropilmetilcelulose serve como aditivo do polímero, testado em diferentes cargas. O ácido poliacrílico e a polietilenimina revestem as partículas com carga negativa e positiva, respectivamente, para modular a tensão de escoamento. Ao mapear a capacidade de impressão com os requisitos de projeto reológico de extensibilidade e tensão de escoamento, nossos resultados mostram como a modulação dessas duas propriedades reológicas principais pode melhorar a capacidade de impressão.