Ученые, экспериментирующие с пластиком нового поколения в Университете Турку в Финляндии, разработали форму материала с некоторыми впечатляющими характеристиками, в первую очередь способностью быстро разрушаться после использования. Таким образом, экологически чистый «супрамолекулярный» пластик легко перерабатывается, а при тщательной настройке содержания воды может быть превращен в клейкое вещество или даже мгновенно самовосстанавливаться при повреждении.
Причина, по которой обычные пластмассы так долго сохраняются в окружающей среде, заключается в невероятно прочных химических связях между мономерами внутри них. Эти частицы соединяются, образуя полимеры посредством так называемых ковалентных связей, но ученые надеются создать более экологичные формы материала, основанные на нековалентных связях.
Эти более слабые соединения лучше подходят для разложения и вторичной переработки материала, но за это приходится платить с точки зрения механических характеристик. Можно увидеть несколько интересных примеров этих «супрамолекулярных» материалов в виде гибридных полимеров для доставки лекарств, самособирающихся пластиков и клеев, работающих при экстремальных температурах.
Используя технику, называемую процессом разделения жидких фаз (Liquid-Liquid Phase Separation, LLPS), авторы нового исследования говорят, что теперь они разработали супрамолекулярный пластик с механической прочностью обычного пластика. Материал содержит нековалентные связи высокой прочности, которые являются обратимыми, что позволяет его разлагать или перерабатывать после использования, наряду с некоторыми другими полезными свойствами.
Пластик обладает «замечательной» способностью растягиваться и деформироваться при низком содержании воды, а увеличение содержания воды превращает его в клейкое вещество. Кроме того, это более высокое содержание воды позволяет пластику мгновенно самовосстанавливаться при разрушении на куски.
«По сравнению с обычными пластиками наши новые супрамолекулярные пластики умнее, поскольку они не только сохраняют сильные механические свойства, но также сохраняют динамические и обратимые свойства, которые делают материал самовосстанавливающимся и пригодным для повторного использования», — пояснил автор исследования доктор Цзинцзин Ю. (Jingjing Yu)
Самовосстанавливающиеся полимеры — многообещающая технология с широким потенциалом, и в будущем их можно будет найти в автомобильной краске, которая ремонтитует свои собственные царапины, в чехлах для iPhone, которые чинятся сами по себе, и в батареях следующего поколения. Ученые считают, что использование их подхода, сочетающего это свойство с более легкой разлагаемостью и возможностью вторичной переработки, открывает новые захватывающие возможности использования экологически чистых супрамолекулярных пластиков.
«Появляющиеся данные показали, что LLPS может быть важным процессом при формировании клеточных компартментов. Теперь мы развили это био- и физически-инспирированное явление, чтобы решить большую проблему для нашей окружающей среды. Я считаю, что в ближайшем будущем с процессом LLPS будут изучены более интересные материалы», — сказал главный научный сотрудник лаборатории, доктор Цзяньвэй Ли.
Исследование было опубликовано в журнале Angewandte Chemie.
Источник: University of Turku.
