Химики Ратгерского университета создали пластмассы, которые разлагаются естественным образом за счет предварительного сворачивания молекулярных связей.
Исследователи из Ратгерского университета нашли способ создания пластика, который можно запрограммировать на самоуничтожение. Более того, это нововведение было достигнуто без использования новых химических веществ, а благодаря использованию полимерных молекул, сложенных в пространстве.
Это очень важно, поскольку современные пластики разработаны с расчётом на исключительную долговечность. С другой стороны, природные полимеры (такие как ДНК, РНК и белки) не долговечны.
Другими словами, они выполняют свою функцию, а затем естественным образом распадаются. Вдохновлённая этим, команда Ратгерского университета решила найти способ придать синтетическим пластикам аналогичный «встроенный срок службы».
Натуральные полимеры разрушаются, поскольку их внутренняя структура позволяет определённым связям легко разрушаться под воздействием воды, света или небольших химических изменений. Синтетические пластики также имеют связи, которые могут разрушаться, но их форма предотвращает это.
Этот пластик самоуничтожится
Другими словами, связи экранированы. В связи с этим команда Ратгерского университета задалась вопросом, что произойдёт, если полимер сложить таким образом, чтобы его уязвимые связи были видны при необходимости?
Для этого они использовали так называемую конформационную предорганизацию. Это, по сути, предварительная укладка молекулы таким образом, чтобы в нужный момент определённая связь легко разорвалась.
Наука довольно сложна, но можно представить её как складывание бумаги по линии сгиба, что создаёт слабые места, которые позволяют ей легко порваться. Если не сложить бумагу, её будет практически невозможно порвать ровно.
Поэтому команда намеренно создала в пластике подобные «складки». Для этого они использовали обычный тип связи, который существует во многих пластиках, но редко разрушается.
Затем они добавили небольшие химические группы, расположенные прямо рядом с этой связью, чтобы они могли занять положение и разорвать ее, когда на них воздействует вода или другие триггеры.
Изменяя точную геометрию этих вспомогательных групп, они могут заставить пластик разлагаться за считанные дни, месяцы или годы. Это означает, что один и тот же материал можно спроектировать с разным сроком службы, просто изменив углы.
Требуется больше работы
Поскольку для этого не требуются необычные химикаты или хрупкие материалы, эту идею можно применить к различным реальным продуктам, например, к недолговечным пластикам. Её также можно использовать для таких вещей, как контейнеры для еды, упаковка и одноразовые предметы, способные сохранять форму часами, а затем разлагаться через несколько дней.
Он также может найти применение в производстве более долговечных пластиковых изделий, таких как автомобильные детали или строительные материалы. В любом случае, они могут быть рассчитаны на десятилетия, а затем постепенно разрушаться под воздействием окружающей среды.
По словам учёных, новые пластики даже продемонстрировали способность использовать лёгкие ионы или ионы металлов в качестве триггеров, своего рода переключателей для включения/выключения процесса разложения. Как бы заманчиво это ни звучало, до сих пор новые материалы были созданы и испытаны только в лабораторных условиях.
Прежде чем выводить их на рынок, необходимо провести гораздо больше испытаний, особенно для обеспечения безопасности использования. Кроме того, их необходимо включить в состав настоящего, повседневного пластика.
и нуждаются в испытаниях на совместимость с промышленным производством,
Тем не менее, концептуально это новый набор инструментов для переработки пластмасс без изменения их базовой химии.
Вы можете самостоятельно ознакомиться с исследованием в журнале Nature Chemistry.
Sourse: interestingengineering.com
