Många vanliga material är inte hållbara. Vissa är skadliga för växter eller djur, andra innehåller sällsynta ämnen som inte alltid kommer att vara så lättillgängliga som de är idag. Ett stort hopp för framtiden är att uppnå olika materialegenskaper genom att använda nya organiska molekyler. Organiska högpresterande material som endast innehåller vanliga element som kol, väte eller syre skulle kunna lösa vårt resursproblem – men deras beredning är vanligtvis allt annat än miljövänlig. Ofta används mycket giftiga ämnen under syntesen av sådana material, även om slutprodukten i sig är giftfri.

På TU Wien tar man ett annat tillvägagångssätt:I forskargruppen för organiska högpresterande material, ledd av Prof. Miriam Unterlass vid fakulteten för teknisk kemi vid TU Wien, en helt annan syntetisk metod används. Istället för giftiga tillsatser, endast varmvatten används. Ett avgörande genombrott har nu uppnåtts:två viktiga klasser av polymerer skulle kunna genereras med den nya processen – ett viktigt steg mot industriell tillämpning av den nya metoden. Resultaten har nu publicerats i den välrenommerade tidskriften Angewandte Chemie .

Högt tryck och hög temperatur

"Vi undersöker så kallade hydrotermiska syntetiska processer, " säger Miriam Unterlass. "Vi arbetar med högt tryck och hög temperatur i storleksordningen 17 bar och 200 °C. Som det visar sig, under sådana extrema förhållanden är det möjligt att undvika att använda giftiga lösningsmedel som annars skulle vara nödvändiga för att producera dessa polymerer. Termen "grön kemi" syftar på de metoder som gör det möjligt att göra inte bara slutprodukterna utan också de syntetiska processerna inom den kemiska industrin mer miljövänliga.

Redan för flera år sedan, Miriam Unterlass uppnådde första positiva resultat med denna teknik. "Vi lyckades, till exempel, vid framställning av organiska färgämnen, eller polyimider – plaster som är oumbärliga inom flyg- och elektronikindustrin. Detta skapade också ett stort intresse från branschen, " säger Unterlass. "Men nu har vi tagit ett viktigt steg framåt:vi kunde syntetisera olika polymerexempel från två mycket intressanta plastklasser - polybensimidazoler och pyrronpolymerer."

Nya beredningsprocesser för superplaster

Polybensimidazoler är, till exempel, används numera som membran i bränsleceller eftersom de är syrabeständiga även vid höga temperaturer och även kan leda protoner. Polybensimidazolfibrer finns också i brandsäkra kläder som skyddsdräkter för brandmän. "Det visar redan att de är riktiga superplaster, säger Unterlass.

Pyrronpolymerer, å andra sidan, har särskilt intressanta elektroniska egenskaper förutom sin utmärkta stabilitet. Därför, de är lämpliga för applikationer som fälteffekttransistorer eller som kraftfullt och mycket motståndskraftigt elektrodmaterial i batterier.

"Det faktum att dessa polymerer kan framställas med vår hydrotermiska process är anmärkningsvärt eftersom de kemiska reaktionerna för att generera dessa plaster under vanliga förhållanden är känsliga för vatten, " säger Miriam Unterlass. "Detta visar hur lovande vår metod är för ett brett spektrum av tillämpningar."