Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
En forskargrupp ledd av seniorforskaren Jianwei Li vid MediCity Research Laboratory har utforskat en ny typ av material som kallas supramolekylära plaster som skulle ersätta den konventionella polymera plasten med ett miljövänligare material som främjar hållbar utveckling. De mekaniska egenskaperna hos den supramolekylära plasten som forskarna skapade med hjälp av vätske-vätskefasseparation var jämförbara med konventionella polymerer, men den nya plasten sönderdelas mycket lättare och skulle vara lättare att återanvända.
Plast är ett av de viktigaste moderna materialen och har integrerats i alla aspekter av mänskligt liv efter ett sekel av utveckling. Men traditionell polymerplast bryts ned och regenereras dåligt i naturen och har blivit ett av de största hoten mot människans överlevnad. Denna situation är ett resultat av den inneboende starka kraften hos kovalenta bindningar som binder samman monomerer för bildning av polymerer.
För att ta itu med utmaningen har forskare föreslagit att man tillverkar polymerer sammankopplade med icke-kovalenta bindningar som inte är lika kraftfulla som kovalenta bindningar. Tyvärr är den svagare interaktionen vanligtvis inte tillräckligt stark för att hålla samman molekyler i material med makroskopiska storlekar, vilket förhindrar praktisk tillämpning av icke-kovalenta material.
Forskargruppen Jianwei Li vid Åbo universitet, Finland, har upptäckt att ett fysikaliskt koncept som kallas vätske-vätskefasseparation (LLPS) kunde binda och koncentrera lösta ämnen, stärka bindningskraften mellan molekyler och driva bildandet av makroskopiska material. Den mekaniska egenskapen hos det resulterande materialet var jämförbar med konventionella polymerer. Dessutom, när materialet väl bröts i bitar, kunde fragmenten återförenas och självläkas omedelbart. Dessutom var materialet ett lim när mättade mängder vatten inkapslades. Till exempel kunde fogexemplaren gjorda av stål hålla en vikt på 16 kg i över en månad.
Slutligen, tack vare den dynamiska och reversibla karaktären hos de icke-kovalenta interaktionerna, var materialet nedbrytbart och mycket återvinningsbart.
"Jämförbart med konventionella plaster är våra nya supramolekylära plaster smartare eftersom de inte bara behåller den starka mekaniska egenskapen utan också behåller dynamiska och reversibla egenskaper som gjorde materialet självläkbart och återanvändbart", förklarar postdoktorn Dr. Jingjing Yu.
"En av de små molekylerna som producerade den supramolekylära plasten såldes tidigare bort från ett komplext kemiskt system. Den bildade smarta hydrogelmaterial med magnesiummetallkatjoner. Den här gången är vi väldigt glada över att lära den här gamla molekylen nya trick med LLPS", säger laboratoriets chefsutredare, Dr Jianwei Li.
"Nytande bevis har visat att LLPS kan vara en betydande process under bildandet av cellavdelningar. Nu har vi utvecklat detta bio- och fysiskt inspirerade fenomen för att tackla den stora utmaningen för vår miljö. Jag tror att mer intressanta material kommer att utforskas med LLPS-processen inom en snar framtid", säger Li.
Studien publicerades i Angewandte Chemie . + Utforska vidare
