Plastik jest wszędzie w naszym współczesnym świecie. Jego wytrzymałość sprawia, że jest niezwykle przydatnym materiałem do wszystkiego – od artykułów gospodarstwa domowego po części samochodowe – ale ta sama wytrzymałość sprawia, że trudno go rozbić na czynniki pierwsze w celu jego recyklingu lub utylizacji.

W najnowszym badaniu naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego opracowali nowy materiał z tworzywa sztucznego, który może się łatwiej rozkładać, zarówno w zakładach recyklingu, jak i w naturze. Jest on oparty na klasie tworzyw sztucznych zwanych vitrimerami z żywicy epoksydowej, które są mocne w temperaturze pokojowej, ale mogą być stosunkowo łatwo przekształcane i formowane przy odrobinie dodatkowego ciepła. Zwykle vitrimery są kruche, ale naukowcy udoskonalili recepturę, dodając cząsteczkę o nazwie polyrotaxane.

Efektem końcowym jest nowe tworzywo sztuczne (nazwane przez autorów VPR), które może pochwalić się ogromnym zakresem zalet w porównaniu z podobnymi materiałami. Po zadrapaniu skalpelem był on w stanie całkowicie się zregenerować po podgrzaniu do temperatury 150°C w zaledwie 60 sekund. Gdy został uformowany w kształt żurawia, a następnie spłaszczony, po podgrzaniu mógł z powrotem uformować się do kształtu żurawia. Zrobił to wszystko znacznie szybciej niż inne tego typu materiały.

VPR może również łatwiej się rozkładać – ale tylko wtedy, gdy nie jest już potrzebny. Zastosowanie ciepła wraz z określonym rozpuszczalnikiem rozerwie wiązania molekularne i pozostawi tylko surowe składniki, gotowe do przetworzenia w coś nowego. Nawet jeśli zostanie wyrzucony do środowiska, nadal stanowi mniejszy problem niż inne tworzywa sztuczne, co zespół zademonstrował, zanurzając go w wodzie morskiej na 30 dni. Jak twierdzi zespół, w tym czasie uległ on biodegradacji o 25% i uwolnił cząsteczki, które zasadniczo stanowią pożywienie dla organizmów morskich.

– VPR jest ponad pięciokrotnie bardziej odporny na pękanie niż typowy vitrimer z żywicy epoksydowej – powiedział Shota Ando, główny autor badania. Naprawia się również 15 razy szybciej, może odzyskać swój pierwotny zapamiętany kształt dwa razy szybciej i może być poddany recyklingowi chemicznemu 10 razy szybciej niż typowy vitrimer. Ulega nawet bezpiecznej biodegradacji w środowisku morskim, co jest nowością w przypadku tego typu materiału.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Materiały

Tworzywa sztuczne przyjazne środowisku

Postęp w dziedzinie badań nad polimerami doprowadził do rozwoju nowych materiałów polimerowych zachowujących właściwości i użyteczność tradycyjnych tworzyw sztucznych, ale ulegających rozkładowi.

Budownictwo przemysłowe

Uczestnicy procesu budowlanego na rzecz neutralności środowiskowej miast

Jakie będzie miasto przyszłości? Użytkownicy pytają o zielone przestrzenie, architekci wdrażają coraz bardziej innowacyjne rozwiązania, a ustawodawcy planują uwarunkowania prawne dla „zazielenienia” przestrzeni miejskiej.

Zespół twierdzi, że materiał ten może znaleźć zastosowanie w różnych aplikacjach, w których już wykorzystywane są inne tworzywa sztuczne.

– Aby podać kilka przykładów, materiały infrastrukturalne dla dróg i mostów często składają się z żywic epoksydowych zmieszanych ze związkami, takimi jak beton i węgiel – powiedział Ando. – Dzięki zastosowaniu VPR byłyby one łatwiejsze w utrzymaniu, ponieważ byłyby mocniejsze i można by je naprawiać za pomocą ciepła. W przeciwieństwie do konwencjonalnych żywic epoksydowych, ten nowy materiał jest twardy, ale rozciągliwy, więc można oczekiwać, że będzie również silnie wiązał materiały o różnej twardości i wydłużeniu, takie jak te potrzebne do produkcji pojazdów.

Źródło: Uniwersytet Tokijski