Zabawki, ubrania, elektronika, wyposażenie domów, elementy pojazdów – jak przypominają eksperci z Uniwersytetu Tokijskiego, plastik jest wszędzie.
Dlatego - pomimo wysiłków nad ograniczeniem jego zużycia - ciężko jest ograniczyć ilość sztucznych tworzyw przedostających się do środowiska. Potrzebne są alternatywy.
Mając to na uwadze, zespół z Tokio opracował nowatorskie tworzywo oparte na wirtimerach. To rodzaj polimerów, które są wytrzymałe i odporne w niskich temperaturach, ale po podgrzaniu można wielokrotnie zmieniać ich kształt. Niestety polimery te w czystej postaci są kruche i nie można ich rozciągać.
Japońska grupa pokonała tę przeszkodę przez dodanie do wirtimeru związku o nazwie polirotaksan, co niebywale poprawiło właściwości tworzywa.
Końcowy produkt nazwali VPR (vitrimer incorporated with polyrotaxane - wtrimer wzbogacony I polirotaksan).
Badaczom udało się pięciokrotnie zwiększyć odporność na pęknięcia, piętnastokrotnie przyspieszyć samonaprawę i dwukrotnie - zdolność do odzyskiwania pierwotnego kształtu po zdeformowaniu.
Tworzywo może być przy tym przetworzone dziesięć razy szybciej, niż zwykły witrimer, a w słonej wodzie, w przeciwieństwie do wcześniejszych materiałów, ulega biodegradacji.
"Mimo, że żywica ta jest odporna na działanie wielu rozpuszczalników w temperaturze pokojowej, można ją łatwo rozłożyć na podstawowe surowce, kiedy umieści się ją w odpowiednim rozpuszczalniku i podgrzeje. Po zanurzeniu jej w słonej wodzie na 30 dni, w 25 proc. uległa biodegradacji. Dla porównania witrimer bez polirotaksanu nie uległ żadnemu widocznemu biorozkładowi. Ta nowe cechy powodują, że to idealny materiał dla dzisiejszej cywilizacji, która potrzebuje odzyskiwania surowców" – podkreśla prof. Shota Ando z Uniwersytetu Tokijskiego.
Badacze widzą zastosowanie swojego wynalazku w różnych dziedzinach inżynierii, w tym robotyce, budownictwie, przemyśle odzieżowym, medycynie, czy do produkcji zabawek.
"W przeciwieństwie do tradycyjnych żywic epoksydowych, ten nowy materiał jest twardy, ale elastyczny, dzięki czemu można oczekiwać możliwości silnego łączenia materiałów o różnej twardości i rozciągliwości, co jest potrzebne np. w produkcji pojazdów. Ponadto, ze względu na pamięć kształtu oraz zdolności do zmiany i przywracania pierwotnej formy, pewnego dnia być może będzie możliwe zmienianie fasonu ulubionych ubrań za pomocą suszarki do włosów lub żelazka" – mówi prof. Ando, cytowany na stronie Uniwersytetu Tokijskiego.
Szczegóły - w publikacji na łamach "ACS Materials Letters" (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett.3c00895). (PAP)
Marek Matacz
