📑 Table of Contents▼


Nancy Sottos
AlmamaterUniversitas Delaware
Suami/istriScott White
Karier ilmiah
BidangIlmu material dan rekayasa, nanostruktur molekuler dan elektronik
InstitusiUniversitas Illinois di Urbana–Champaign
Pembimbing doktoralRoy McCullough[1]
Video luar
Nancy Sottos,“BP-ICAM Webinar Series 2016: Polimer dengan Fungsi Otonom yang Terinspirasi Biologi”, The BP International Centre for Advanced Materials

Nancy Sottos adalah seorang ilmuwan material dan profesor rekayasa asal Amerika. Ia menjabat sebagai Swanlund Endowed Chair dan kepala Departemen Ilmu Material dan Rekayasa di Universitas Illinois di Urbana–Champaign.[2] Ia juga menjadi ketua bersama dalam tema penelitian Nanostruktur Molekuler dan Elektronik di Beckman Institute for Advanced Science and Technology.[3] Sottos memimpin Kelompok Penelitian Sottos.[4]

Sottos meneliti deformasi dan integritas struktur dan kegagalan material pada skala mesoskopik, mikroskopik, dan nanoskopik, serta memberikan kontribusi penting pada material yang dapat memperbaiki diri sendiri, komposit matriks polimer canggih, dan lapisan tipis.[5] Ia merupakan pelopor dalam bidang material adaptif, menciptakan polimer yang dapat memperbaiki diri sendiri pertama kali bersama Jeffrey S. Moore, Scott R. White, dan lainnya pada tahun 2000.[6][7][8]

Pendidikan

sunting

Nancy Sottos belajar rekayasa mekanik di Universitas Delaware, meraih gelar B.S. pada tahun 1986 dan Ph.D. pada tahun 1991.[3] Ia juga berpartisipasi dalam tim atletik putri dan aktif di Dewan Pengurus Atletik serta Komisi Status Perempuan.[1]

Karier

sunting

Sottos menerima posisi dosen di College of Engineering di Universitas Illinois di Urbana–Champaign pada tahun 1991.[2] Ia merupakan anggota Departemen Mekanika Teoritis dan Terapan, dan kemudian menjabat sebagai kepala sementara departemen tersebut. Pada tahun 2006, ia bergabung dengan Departemen Ilmu Material dan Rekayasa.[9] Ia kemudian diangkat sebagai Profesor Teknik Donald B. Willet dan menjadi University Scholar.[10]

Sottos aktif di dewan redaksi Experimental Mechanics (1999–2006) dan Composites Science and Technology (2002–sekarang).[3] Ia merupakan Fellow dari Society of Engineering Science (2007)[11] dan Society for Experimental Mechanics (2012).[12] Ia menjabat sebagai presiden Society for Experimental Mechanics pada 2014–2015.[13] Pada tahun 2020, ia terpilih sebagai anggota National Academy of Engineering karena kontribusinya dalam desain dan aplikasi material yang dapat memperbaiki diri sendiri dan material multifungsi.[14]

Penelitian

sunting

Polimer yang dapat menyembuhkan sendiri

sunting

Sottos membantu mengembangkan bahan yang dapat menyembuhkan sendiri berbasis polimer pertama bersama rekan-rekannya, termasuk Jeffrey S. Moore dan Scott R. White.[6][7]: 3–4  Penelitian ini selesai pada tahun 2000 dan diterbitkan di jurnal Nature pada tahun 2001.[8] Mereka menunjukkan bahwa agen penyembuh yang dimikrokapsulkan dapat berpolimerisasi untuk memperbaiki kerusakan seperti retakan yang lebih kecil dari sehelai rambut manusia.[15][16]

Pendekatan mereka adalah mengembangkan matriks polimer yang melibatkan agen penyembuh cair reaktif dan katalis. Dalam kondisi normal, keduanya tetap terpisah secara struktural. Agen cair disimpan di dalam reservoir non-reaktif di dalam material, sedangkan katalis tersebar di seluruh polimer. Ketika material mengalami kerusakan dan retakan terjadi, reservoir pecah, dan gaya kapiler menyebabkan agen cair menyebar ke area yang rusak, bereaksi dengan katalis, dan mengeras untuk menutup retakan. Mereka meneliti penggunaan agen penyembuh yang tersimpan dengan katalis yang tersebar, serta agen penyembuh yang tersebar dengan katalis yang tersimpan. Dengan menggunakan dicyclopentadiene (DCPD) dan Katalis Grubbs dalam matriks epoksi, terbentuk polisiklopentadiena yang menutup retakan, memulihkan hingga 75% kekuatan patah aslinya.[7]

Mereka kemudian mengembangkan sistem penyembuhan sendiri tanpa katalis[7] menggunakan mikrokapsul klorobenzena sebagai pelarut aktif. Retakan akan melepaskan pelarut klorobenzena, yang melarutkan kantong monomer epoksi yang belum bereaksi ke dalam retakan. Polimerisasi kemudian terjadi di dalam retakan dan mengisinya. Pengujian sistem ini menunjukkan pemulihan kekuatan hingga 82%.[17]

Kedua pendekatan ini merupakan contoh dari penyembuhan mandiri otonom, di mana mekanisme perbaikan dipicu oleh kerusakan itu sendiri. Material yang dapat memperbaiki diri secara otonom dapat mempertahankan integritas strukturnya saat menerima tekanan dan bertahan lebih lama.[17][18]

Jaringan mikrovascular

sunting

Sottos juga meneliti desain jaringan mikrovascular untuk mendistribusikan cairan aktif dalam sistem material otonom. Desain ini memungkinkan material memiliki kemampuan "menyembuhkan diri, beregenerasi, mendeteksi kerusakan, melindungi diri, dan mendinginkan diri", mirip dengan sistem biologis.[19]

Untuk menciptakan material ini, pola tiga dimensi tinta organik dibuat, lalu pori-pori antar pola diisi dengan resin epoksi. Polimer dibiarkan mengeras, lalu tinta dihilangkan. Ruang yang ditinggalkan membentuk jaringan mikrokanal tiga dimensi yang bisa diisi dengan agen penyembuh. Desain ini memungkinkan lebih banyak agen penyembuh tersimpan dalam material yang dihasilkan. Proses pembuatan material ini sangat kompleks.[7]: 8 

Pendekatan ini telah diterapkan untuk mendukung penyembuhan berulang pada material komposit yang diperkuat serat. Resin epoksi dan pengeras disimpan dalam jaringan mikrokanal yang saling tumpang tindih. Kerusakan pada jaringan akan menyebabkan agen penyembuh bercampur secara otonom dan berpolimerisasi, sehingga secara efektif merekatkan area yang rusak. Dilaporkan bahwa penyembuhan terjadi hampir 100% efisiensi selama beberapa siklus patah.[20][21]

Dilaporkan bahwa jaringan mikrovascular dapat mendukung penyembuhan kerusakan berskala besar, hingga 11,2 mm.[22]

Bahan yang Melaporkan Kerusakan Sendiri

sunting

Tim yang dipimpin oleh Sottos dan Wenle Li[23] telah mengembangkan bahan struktural polimer yang dapat menunjukkan adanya kerusakan dengan mengubah warna. Bahan pelapor kerusakan sendiri ini dapat berfungsi sebagai sistem peringatan yang berubah warna.[24]

Para peneliti menciptakan polimer yang berisi mikrokapsul resin epoksi dan pewarna pH-sensitif. Kerusakan pada polimer menyebabkan kapsul pecah dan campuran epoksi serta pewarna bereaksi. Reaksi ini menyebabkan warna material berubah dari kuning menjadi merah. Semakin dalam kerusakannya, semakin kuat perubahan warnanya. Indikator visual otonom ini memungkinkan insinyur mendeteksi kerusakan mekanis dan melakukan intervensi sebelum struktur menjadi berbahaya.[25][26]

Bahan Pintar

sunting

Sottos terlibat dalam pengembangan bahan polimer aktif secara mekanokimia dan termokimia yang dapat mendeteksi kondisi dirinya sendiri (smart inorganic polymers), yang termasuk dalam bahan pintar. Bahan ini dapat merespons rangsangan tertentu, seperti perubahan gaya atau suhu, yang memicu perubahan sifat pada polimer.[27][28]

Sensitivitas terhadap Gaya Mekanis

sunting

Gaya mekanis dapat menyediakan sumber energi yang digunakan dalam reaksi kimia tertentu.[29] Untuk menciptakan bahan semacam ini, kelompok kimia yang peka terhadap mekanik, disebut mekanofor, dimasukkan ke dalam struktur kimia polimer.[27]

Dalam satu percobaan, para peneliti menggunakan molekul spiropiran untuk mendeteksi tekanan mekanis. Mekanofor spiropiran (SP) terikat secara kovalen ke dalam polimer berbentuk barbel elastis bernama polimetil akrilat (PMA) dan polimer berbentuk manik kecil seperti kaca bernama polimetil metakrilat (PMMA).[29] SP berubah menjadi bentuk merosianin (MC) yang berpendar sebagai respons terhadap tekanan. Arah MC dibandingkan dengan gaya tarik bisa diidentifikasi berdasarkan anisotropi polarisasi fluoresens.

Spiropiran biasanya tidak berwarna, tetapi berubah menjadi merah atau ungu cerah ketika mengalami tekanan.[27] Bahan ini juga dapat berpendar.[29] Para peneliti juga menunjukkan bahwa gaya mekanis dapat memicu respons kimia dalam polimer, mengubah ikatan kovalen.[29] Langkah selanjutnya dalam penelitian ini adalah mengeksplorasi potensi penggunaan reaksi mekanokimia untuk mengaktifkan jalur kimia yang memungkinkan bahan merespons gelombang kejut dengan cara yang menguntungkan, seperti mengubah atau meningkatkan sifat bahan.[30]

Sensitivitas Termal

sunting

Area penelitian lain berfokus pada pencegahan thermal runaway dalam baterai litium-ion. Para peneliti melapisi anoda atau lapisan pemisah baterai dengan mikrosfer yang sensitif terhadap panas. Peningkatan suhu menyebabkan mikrosfer meleleh, menghentikan transmisi ion litium dan mematikan baterai. Mikrosfer yang terbuat dari polietilena dan parafin telah diuji pada baterai Li-ion tipe CR2032 dan menunjukkan baterai dapat beroperasi dengan baik pada suhu normal serta mati pada suhu yang lebih rendah dari suhu yang dapat merusak pemisah baterai.[28]

Lapisan Tipis

sunting

Sottos juga terlibat dalam penelitian mengenai lapisan tipis, serta teknik pengukuran untuk mengukur energi antarmuka dinamis pada adhesi dalam lapisan tipis multisel.[31][32]

Penghargaan

sunting

Sottos telah menerima berbagai penghargaan atas pengajaran dan penelitiannya. Penghargaan tersebut meliputi:[2]

Budaya

sunting

Bahan self-healing yang dibuat oleh Sottos dan peneliti lain di Beckman Institute dimasukkan dalam pameran Science Storms di Museum Sains dan Industri di Chicago pada tahun 2010.[44]

Referensi

sunting
  1. ^ a b c "12 UD alums honored with Presidential Citations". H O M e W O R D News from the Alumni Association. 11 (3). 2002. Diakses tanggal 16 November 2016.
  2. ^ a b c "Nancy Sottos". International Center for Advanced Materials. Diakses tanggal 13 November 2016.
  3. ^ a b c "Nancy R Sottos". MATSE: Materials Science and Engineering at Illinois. Diakses tanggal 13 November 2016.
  4. ^ "Sottos Research Group". Beckman Institute for Advanced Science and Technology at Illinois. Diarsipkan dari asli tanggal 2016-12-28. Diakses tanggal 13 November 2016.
  5. ^ "Tren dalam R&D Material Canggih" (PDF). NL Agency Ministry of Economic Affairs. 12 Desember 2012. hlm. 25.
  6. ^ a b Woodford, Chris (11 Januari 2012). "Material yang Dapat Memperbaiki Diri Sendiri". ExplainThatStuff. 15 Maret 2016. Diakses tanggal 13 November 2016.
  7. ^ a b c d e Ghosh, Swapan Kumar (2008). Self-healing materials : fundamentals, design Strategies, and applications (Edisi 1st). Weinheim: Wiley – VCH. hlm. 3–4. ISBN 978-3-527-31829-2.
  8. ^ a b White, S. R.; Sottos, N. R.; Geubelle, P. H.; Moore, J. S.; Kessler, M. R.; Sriram, S. R.; Brown, E. N.; Viswanathan, S. (15 Februari 2001). "Autonomic healing of polymer composites". Nature. 409 (6822): 794–797. Bibcode:2001Natur.409..794S. doi:10.1038/35057232. PMID 11236987. S2CID 11334883. Makalah ini diajukan pada tahun 2000; makalah ini diterbitkan pada tahun 2001.
  9. ^ "From the Head / Nancy Sottos joins MatSE Department". MASE at Illinois: MatSE Alumni News/. Winter: 3, 14. 2006.
  10. ^ "Six University Scholars named at Urbana". Inside Illinois. 22 (14). 20 Februari 2003. Diakses tanggal 16 November 2016.
  11. ^ "Nancy Sottos to be named SES Fellow" (PDF). Synergy. Fall (3): 9. 2006. Diakses tanggal 15 November 2016.
  12. ^ "SEM Fellow". The Society for Experimental Mechanics. Diarsipkan dari asli tanggal 29 December 2016. Diakses tanggal 15 November 2016.
  13. ^ "Message from the President" (PDF). Experimentally Speaking. 5 (2): 1–2. 2014. Diarsipkan dari asli (PDF) tanggal 2016-12-29.
  14. ^ "Dr. Nancy R. Sottos". NAE Website. Diakses tanggal 2020-06-02.
  15. ^ McGaughey, Steve (17 Oktober 2007). "Team Approach Pays Off Big for Moore". Beckman Institute. Universitas Illinois. Diakses tanggal 10 June 2016.
  16. ^ Toohey, Kathleen S.; Sottos, Nancy R.; Lewis, Jennifer A.; Moore, Jeffrey S.; White, Scott R. (10 Juni 2007). "Self-healing materials with microvascular networks". Nature Materials. 6 (8): 581–585. doi:10.1038/nmat1934. PMID 17558429.
  17. ^ a b "Catalyst-free Chemistry Makes Self-healing Materials More Practical". Science Daily. 3 Desember 2007.
  18. ^ Yuan, Y. C.; Yin, T.; Rong, M. Z.; Zhang, M. Q. (2008). "Self healing in polymers and polymer composites. Concepts, realization and outlook: A review". Express Polymer Letters. 2 (4): 238–250. doi:10.3144/expresspolymlett.2008.29.
  19. ^ "Materials Research Lecture". Caltech. 30 September 2015. Diarsipkan dari asli tanggal 28 Desember 2016. Diakses tanggal 14 November 2016.
  20. ^ "Repeated Self-Healing Now Possible in Composite Materials". Beckman Institute. 15 April 2014. Diakses tanggal 15 November 2016.
  21. ^ Patrick, Jason F.; Hart, Kevin R.; Krull, Brett P.; Diesendruck, Charles E.; Moore, Jeffrey S.; White, Scott R.; Sottos, Nancy R. (Juli 2014). "Continuous Self-Healing Life Cycle in Vascularized Structural Composites". Advanced Materials. 26 (25): 4302–4308. Bibcode:2014AdM....26.4302P. doi:10.1002/adma.201400248. PMID 24729175. S2CID 45592504.
  22. ^ Krull, Brett P.; Gergely, Ryan C. R.; Santa Cruz, Windy A.; Fedonina, Yelizaveta I.; Patrick, Jason F.; White, Scott R.; Sottos, Nancy R. (Juli 2016). "Strategies for Volumetric Recovery of Large Scale Damage in Polymers". Advanced Functional Materials. 26 (25): 4561–4569. doi:10.1002/adfm.201600486.
  23. ^ "Nancy Sottos and Wenle Li, Universitas Illinois di Urbana-Champaign (image)". EurekaAlert. Diakses tanggal 16 November 2016.
  24. ^ Robb, Maxwell J.; Li, Wenle; Gergely, Ryan C. R.; Matthews, Christopher C.; White, Scott R.; Sottos, Nancy R.; Moore, Jeffrey S. (28 September 2016). "A Robust Damage-Reporting Strategy for Polymeric Materials Enabled by Aggregation-Induced Emission". ACS Central Science. 2 (9): 598–603. doi:10.1021/acscentsci.6b00198. PMC 5043436. PMID 27725956.
  25. ^ Lee, Rhodi (18 Januari 2016). "Color Changing Warning System May Prevent Costly Material Damage And Repair". Tech Times. Diakses tanggal 16 November 2016.
  26. ^ Li, Wenle; Matthews, Christopher C.; Yang, Ke; Odarczenko, Michael T.; White, Scott R.; Sottos, Nancy R. (Maret 2016). "Autonomous Indication of Mechanical Damage in Polymeric Coatings". Advanced Materials. 28 (11): 2189–2194. Bibcode:2016AdM....28.2189L. doi:10.1002/adma.201505214. PMID 26754020. S2CID 2177371.
  27. ^ a b c Kloeppel, James E. (6 Mei 2009). "See the force: Mechanical stress leads to self-sensing in solid polymers". Illinois News Bureau. Diakses tanggal 8 Desember 2016.
  28. ^ a b Glynn, Patrick (5 Desember 2012). "Preventing Laptop Fires and "Thermal Runaway"". U. S. Department of Energy.
  29. ^ a b c d Kesalahan pengutipan: Tanda <ref> tidak sah; tidak ditemukan teks untuk ref bernama Saunders
  30. ^ "Nancy Sottos". 2017 Mach Conference. Diarsipkan dari asli tanggal 21 Desember 2016. Diakses tanggal 8 Desember 2016.
  31. ^ Gunda, Manideep; Kumar, Pankaj; Katiyar, Monica (11 Agustus 2016). "Review of Mechanical Characterization Techniques for Thin Films Used in Flexible Electronics". Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 42 (2): 129–152. doi:10.1080/10408436.2016.1186006. S2CID 99385252.
  32. ^ Tran, Phuong; Kandula, Soma S; Geubelle, Philippe H; Sottos, Nancy R (26 Januari 2011). "Comparison of dynamic and quasi-static measurements of thin film adhesion". Journal of Physics D: Applied Physics. 44 (3): 034006. Bibcode:2011JPhD...44c4006T. doi:10.1088/0022-3727/44/3/034006. S2CID 9841385.
  33. ^ a b "M. Hetényi Award". Society for Experimental Mechanics. Diarsipkan dari asli tanggal 29 Desember 2016. Diakses tanggal 14 November 2016.
  34. ^ Collins, Graham P.; Choi, Charles Q. (Januari 2008). "Material World". Scientific American. 298 (1): 48. Bibcode:2008SciAm.298a..48C. doi:10.1038/scientificamerican0108-48a.
  35. ^ Lachance, Molly (18 Maret 2008). "Researchers honored for work with self-healing plastics". Air Force Material Command. Diakses tanggal 18 Maret 2008.
  36. ^ "M.M. Frocht Award". The Society for Experimental Mechanics. Diarsipkan dari asli tanggal 16 Juli 2017. Diakses tanggal 16 November 2016.
  37. ^ "2011 SEM/IMAC Awards" (PDF). Experimentally Speaking. Diakses tanggal 16 November 2016.[pranala nonaktif permanen]
  38. ^ "Outstanding Faculty To Be Honored April 28 at NCSA". College of Engineering. Universitas Illinois di Urbana-Champaign. Diakses tanggal 16 November 2016.
  39. ^ "Society for Experimental Mechanics". sem.org. Diakses tanggal 20 Desember 2021.
  40. ^ "Dr. Nancy R. Sottos". NAE Website. Diakses tanggal 20 Desember 2021.
  41. ^ "Society for Experimental Mechanics". sem.org. Diakses tanggal 20 Desember 2021.
  42. ^ Yoksoulian, Lois. "Two Illinois faculty members elected to American Academy of Arts and Sciences". news.illinois.edu (dalam bahasa American English). Diakses tanggal 5 Mei 2022.
  43. ^ "2022 NAS Election". www.nasonline.org. Diakses tanggal 5 Mei 2022.
  44. ^ McGaughey, Steve (15 April 2010). "AMS Group Contributes to Museum of Science and Industry Exhibit". Beckman Institute.