Forskare vid University of Liverpool gör betydande framsteg i strävan att utveckla nya svavelpolymerer som ger ett miljövänligt alternativ till vissa traditionella petrokemiskt baserade plaster.

University of Liverpool kemist och Royal Society Research Fellow, Dr Tom Hasell och hans team, har publicerat två artiklar som visar praktisk och spännande utveckling för svavelpolymerteknik och tillämpning.

Denna nya forskning bygger på deras spelförändrande upptäckt 2019 när de rapporterade en ny katalytisk process för att göra polymerer av svavel.

Svavel är en avfallsprodukt från många industriella processer och under de senaste åren har ett växande antal materialforskare blivit intresserade av att använda det som ett miljömässigt alternativ till olja för att tillverka plast. Förutom att det finns gott om tillgång, svavel har också den fördelen att det leder till lättare återvinningsbara polymerer.

I ett papper publicerat i Angewandte Chemie , Dr. Hasell och kollegor gör en spännande upptäckt som tar upp svagheten hos svavelpolymerer, en faktor som har begränsat dess tillämpning.

Leds av Ph.D. student Peiyao Yan, papperet visar att man lägger till en andra typ av bindning, uretanbindningar, till materialen ökar styrkan hos svavelpolymerer med upp till 135 gånger. Hur denna andra typ av bindning introduceras innebär att dess mängd kan kontrolleras, och i sin tur styr de fysikaliska egenskaperna hos polymererna.

De förstärkta svavelpolymererna visade sig ha formminneeffekter-de kan ställas in i en form, innan de tillfälligt deformeras till en annan. När den värms upp lite, de "kommer ihåg" den tidigare formen och går tillbaka till den. Denna inställningsprocess och tillfälliga deformation kan upprepas flera gånger.

Detta är den första för svavelpolymerer, och trots dessa ovanliga egenskaper, svavelbindningarna i polymererna betyder att de fortfarande är lätta att återvinna och öppnar potentiella tillämpningar inom områden som mjuk robotik, medicin, och självreparerande föremål.

I en andra uppsats, publicerad i Kemisk vetenskap , Dr Hasells grupp samarbetade med forskare vid Flinders University i Australien för att visa att svavelpolymerer kan bilda gummiliknande material som lätt kan repareras till sin ursprungliga styrka inom några minuter, bara genom att applicera en aminkatalysator som hjälper bindningarna i de trasiga ytorna att läka ihop igen.

Denna nya typ av gummi och katalysator kan användas med låg energiförbrukning för att göra flexibel, reparerbar, hållbara objekt - en mycket verklig och användbar applikation för dessa nya svavelpolymerer.

Dr Tom Hasell sa:"Båda dessa papper visar verkligen potentialen hos polymerer av svavelavfall att vara ett livskraftigt ersättningsmaterial för vissa traditionella petrokemisk baserade plaster.

"Inte bara som ett ersättande material, men som en som är lättare att återvinna, och har spännande nya egenskaper för materialkemister att utforska.

"Vi är glada att se vilka idéer forskare har för att använda dessa nya fynd, i synnerhet minnesformen och "omprogrammering" -egenskaperna. "