Исследователи из Университета Осаки разработали новоиспеченный тип полимера, который сочетает в себе прочность, необходимую для применения в сложных условиях, и способность легко перерабатываться в новый материал. Благодаря использованию уникальной направляющей группы, какая действует в определенных условиях, этот полимер выдерживает жесткие условия окружающей среды, но при этом легко разрушается в наличье никелевого катализатора.
Данная инновация может сделать пластик неограниченно пригодным для вторичной переработки без ухудшения его качества, что обещает порядочное сокращение загрязнения окружающей среды пластиком. Пластмассы являются основой современной жизни, они необходимы в таких областях, как медицина, технологии и безопасность пищевых продуктов, где их здоровые свойства незаменимы.
Однако та самая прочность, которая делает пластики ценными, также делает их проблематичными загрязнителями и сложными для переработки. Ключ к решению этой критической проблемы возлежит в разработке более легко перерабатываемых пластмасс.
В исследовании, опубликованном в журнале Chemical Science, ученые из Университета Осаки отыщи способ создания прочных, высокоэффективных полимеров, основных компонентов пластмасс, которые можно легко и точно разложить на составные доли и переработать в материалы, которые будут как новые.
Основным компонентом пластмасс являются молекулы, называемые полимерами, которые воображают собой длинные цепочки небольших повторяющихся единиц, называемых мономерами. При нынешней физической переработке полимеры просто используются вторично, не расщепляя их, и переработанный пластик обычно хуже исходного.
Химическая переработка — это более новый метод, при котором полимерные цепочки расщепляются на мономерные звенья, а затем они опять соединяются вместе. Переработанный пластик становится как новый.
Однако полимеры, предназначенные для химической переработки, обычно слабые, потому что в них кушать слабые связи между мономерными звеньями, так что цепочки легко разорвать.
Исследователи разработали способ получения прочных полимеров, пригодных для химической переработки, без ущерба для термо- и химической стойкости. Этот прорыв может гораздо расширить сферу применения химически перерабатываемых полимеров.
«Мы знали, что нужно сделать так, чтобы связи между мономерами бывальщины очень прочными в суровых условиях, но при этом легко разрушались при определенных условиях для переработки, — говорит ведущий автор Сатоси Огава. — Мы бывальщины удивлены, обнаружив, что никто еще не пробовал включать направляющую группу, которая разрывала бы прочные связи только в присутствии металлического катализатора».
По словам исследователей, направляющая группа — это как замок, обнаруживающий связь только при наличии нужного ключа. Полимеры выдерживали воздействие высоких температур и агрессивных химикатов, но когда дело доходило до переработки, никелевый катализатор работал как ключ, а направляющая группа легко «размыкала» связи, высвобождая мономеры. Затем из мономеров можно было вновь скопить исходный полимер.
«Это огромный шаг вперед — создать полимер такой прочности, который можно легко и точно расщепить и переделать в первозданный материал за несколько шагов, — объясняет старший автор работы Мамору Тобису. — Эта революционная разработка может быть использована для создания высокоэффективных полимеров, какие можно перерабатывать неограниченное количество раз без потери качества».
Работа команды показывает, что не обязательно искать компромисс между производительностью и возможностью переработки. Их разработка может быть использована во немало других полимерах, чтобы сделать многие виды пластика химически перерабатываемыми, что потенциально поможет отправить пластиковое загрязнение в мусорную корзинку истории.