Forskare i Frankrike har utvecklat ljuskänsliga polyuretanformuleringar som gör att stelningen av flytande skum kan utlösas och kontrolleras med hjälp av ultraviolett ljus.
Tillvägagångssättet använder en fotobasgenerator som en latent katalysator. När formuleringen utsätts för UV-strålning släpper generatorn en bas som påskyndar polyuretanreaktionen, vilket gör att forskare kan välja när skummet börjar stelna.
Guillaume Cotte-Carluer och kollegor vid Institut Charles Sadron i Strasbourg sa att metoden kan ge större kontroll över skummorfologin utan att behöva en separat formulering för varje cellstruktur.
Skumegenskaperna påverkas starkt av bubbelstorlek, vätskeinnehåll och hur lång tid det flytande skummet får rinna av innan härdning. I konventionella PU-processer sker bubbelbildning, dränering och polymerisation samtidigt, vilket gör det svårt att justera en av dessa parametrar oberoende.
Forskarna kombinerade de UV--känsliga polyuretanformuleringarna med ett millifluidiskt system som kan blanda viskösa komponenter och generera skum med en enhetlig bubbla-storleksfördelning.
Genom att ändra punkten där skummet bestrålades kunde teamet kontrollera hur länge det dränerades innan det stelnade. Detta gjorde det möjligt att ändra den slutliga cellulära morfologin samtidigt som man bibehöll samma underliggande formulering.
Forskarna kombinerade också fotobasgeneratorn med en konventionell katalysator. De sa att denna hybridmetod gav ett ännu bredare spektrum av stelningsbeteende genom att kombinera gradvis bakgrundshärdning med accelerationen som produceras av UV-exponering.
Systemet är för närvarande en laboratorieskala-metod avsedd främst för produktion och studier av modellskum. Externt utlöst härdning kan dock så småningom visa sig användbar i applikationer som kräver exakt kontrollerade porösa strukturer, inklusive isolering, filtrering, lättviktskomponenter och vävnads-tekniska ställningar.
Forskarna sa att den huvudsakliga innovationen var förmågan att få skum med anpassningsbara morfologier från en enda formulering, snarare än att omformulera kemin för att producera varje struktur.