Zespół naukowców z Uniwersytetu w Turku pod kierownictwem dr Jianweia Li i dr Jingjing Yu zbadał nowy rodzaj materiałów zwanych supramolekularnymi tworzywami sztucznymi. Wiele wskazuje, że mogą one zastąpić konwencjonalne plastiki, jednocześnie nie zanieczyszczając jeszcze bardziej naszej planety. Szczegóły można przeczytać w czasopiśmie Angewandte Chemie.
W porównaniu z konwencjonalnymi tworzywami sztucznymi nasze nowe tworzywa supramolekularne są inteligentniejsze, ponieważ nie tylko zachowują silne właściwości mechaniczne, ale także rezerwują dynamiczne i odwracalne właściwości, które sprawiły, że materiał stał się samouzdrawiający i nadający się do ponownego wykorzystania.dr Jingjing Yu
Supramolekularny plastik, czyli co?
Supramolekularny plastik powstał dzięki zjawisku separacji faz ciecz-ciecz (LLPS), a w porównaniu do konwencjonalnych tworzyw sztucznych, rozkłada się znacznie szybciej i jest łatwiejszy w recyklingu. To kluczowa cecha, bo tradycyjne plastiki trudno się degraduje w przyrodzie i stanowi jedno z największych zagrożeń współczesnego świata. Jest to konsekwencją obecności wiązań kowalencyjnych, które łączą monomery w bardziej złożone polimery.
Czytaj też: Bioplastik rozpada się na żądanie. To przełom dla recyklingu
Naukowcy zaproponowali więc tworzenie polimerów połączonych wiązaniami niekowalencyjnymi. Niestety, słabsze oddziaływanie nie jest zazwyczaj wystarczająco silne, aby utrzymać cząsteczki w materiałach o makroskopowych rozmiarach, co uniemożliwia praktyczne zastosowanie takich materiałów.
Ale naukowcy z Uniwersytetu w Turku dokonali przełomu. Właściwości mechaniczne materiału powstałego dzięki zjawisku LLPS były porównywalne z konwencjonalnymi polimerami. Co więcej, po rozbiciu materiału na kawałki, fragmenty mogły zostać ponownie połączone i natychmiast się samoregenerować. Dodatkowo sam materiał zachowywał się jak klej, gdy dodano do niego odpowiednie ilości wody. Przykładowo, próbki spoiny wykonane ze stali mogły utrzymać ciężar 16 kg przez ponad miesiąc.
Czytaj też: Ten enzym rozłoży plastikowe butelki w kilka godzin. Nowy sposób na oczyszczenie środowiska
I najważniejsze – dzięki dynamicznej naturze wiązań niekowalencyjnych, materiał był degradowalny i nadawał się do recyklingu.
Jedna z małych cząsteczek, która wytworzyła supramolekularne tworzywo, została wcześniej przesiana ze złożonego układu chemicznego. Tworzyła ona inteligentne materiały hydrożelowe z kationami metali magnezu. Tym razem jesteśmy bardzo podekscytowani, aby nauczyć tę starą molekułę nowych sztuczek z LLPS. Pojawiające się dowody wskazują, że LLPS może być istotnym procesem podczas tworzenia przedziałów komórkowych. Teraz wykorzystaliśmy to bio- i fizyko-inspirowane zjawisko, aby zmierzyć się z wielkim wyzwaniem dla naszego środowiska. Wierzę, że w najbliższej przyszłości dzięki procesowi LLPS poznamy więcej interesujących materiałów.dr Jianwei Li