ساخت قوی‌ترین پلاستیک کشسان و خودترمیم شونده/ تحول چشمگیر در انتظار تمامی صنایع

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری علم و فناوری آنا، این ماده که همچنین دارای حافظه شکلی و تا حدی تجزیه پذیر است، نتیجه ادغام مولکول «پلی روتاکسان» در یک «ویتریمر رزین اپوکسی» است. این شکل جدید از پلاستیک که VPR نام دارد، ساختار خود را در دما‌های پایین به دلیل پیوند‌های شیمیایی داخلی قوی حفظ می‌کند.

با این حال، در دمای بالاتر از ۱۵۰ درجه سانتیگراد، این پیوند‌ها دوباره ترکیب می‌شوند و مواد را می‌توان به اشکال مختلف تبدیل کرد. اعمال گرما و حلال، VPR را به اجزای خام آن تجزیه می‌کند.

همچنین غوطه ور کردن آن در آب دریا به مدت ۳۰ روز منجر به تجزیه زیستی ۲۵ درصدی آن شده و پلی روتاکسان به منبع غذایی برای حیات دریایی تبدیل شد. این ماده جدید می‌تواند کاربرد‌های گسترده‌ای برای اقتصاد چرخشی و گردش مجدد منابع و کاهش ضایعات داشته باشد از مهندسی و تولید گرفته تا پزشکی و مد.

با وجود کمپین‌های جهانی برای محدود کردن استفاده از پلاستیک و ضایعات، اجتناب از این مواد فراگیر دشوار است. امروز به نظر می‌رسد پلاستیک از اسباب‌بازی‌ها و لباس‌ها، لوازم خانگی و لوازم الکترونیکی گرفته تا وسایل نقلیه و زیرساخت‌ها و تقریباً در هر چیزی که استفاده می‌کنیم وجود دارد.

پلاستیک اگرچه مفید است، اما مسائل زیادی در ارتباط با چرخه زندگی و دفع آن وجود دارد. توسعه جایگزین‌های با دوام بیشتر که امکان استفاده مجدد و بازیافت داشته باشند، یا از منابع سازگار با محیط زیست ساخته شوند، برای کمک به حل این مشکلات و تحقق چندین مورد از اهداف توسعه پایدار سازمان ملل متحد، ضروری است.

با در نظر گرفتن این موضوع، محققان دانشگاه توکیو پلاستیک پایدارتری را بر اساس ویتریمر رزین اپوکسی ساخته اند. ویتریمر‌ها دسته نسبتا جدیدی از پلاستیک‌ها هستند که در دما‌های پایین‌تر جامد و محکم هستند (مانند پلاستیک‌های ترموست که برای ساخت ظروف مقاوم در برابر حرارت استفاده می‌شود)، اما همچنین می‌توانند چندین بار در دما‌های بالاتر تغییر شکل دهند (مانند ترموپلاستیک‌ها که برای بطری‌های پلاستیکی استفاده می‌شود).

با این حال، آن‌ها معمولاً شکننده هستند و نمی‌توان آن‌ها را قبل از شکستن زیاد، تحت کشش قرار داد. محققان ژاپنی با افزودن مولکولی به نام پلی روتاکسان، توانستند نسخه بهبود یافته‌ای را ساختند و آن را ویتیمر ترکیب شده با پلی روتاکسان «VPR» نامیدند.
پروفسور «شوتا آندو» «Shota Ando» از دانشکده تحصیلات تکمیلی علوم مرزی گفت: VPR بیش از پنج برابر مقاوم‌تر از ویتریمر رزین اپوکسی معمولی در برابر شکستگی است.

همچنین ۱۵ برابر سریع‌تر خود را ترمیم می‌کند، می‌تواند شکل اصلی خود را دو برابر سریع‌تر بازیابی کرده و ۱۰ برابر سریع‌تر از ویتریمر معمولی از نظر شیمیایی بازیافت شود. حتی در محیط‌های دریایی به طور ایمن تجزیه می‌شود که برای این ماده جدید است.

آندو توضیح داد: اگرچه این رزین در دمای اتاق در حلال‌های مختلف نامحلول است، اما وقتی در یک حلال خاص غوطه ور و حرارت داده می‌شود، دفع یا بازیافت آن نیز آسان‌تر از ویتریمر‌های بدون پلی روتاکسان بود. همچنین پس از قرار گرفتن در معرض آب دریا به مدت ۳۰ روز، ۲۵ درصد تجزیه زیستی را نشان داد.

در مقایسه، ویتریمر بدون این ترکیب تحت هیچ گونه تخریب زیستی ظاهری قرار نگرفت. این ویژگی‌ها آن را به یک ماده ایده آل در جامعه امروزی تبدیل می‌کند که نیازمند بازیافت منابع است.

این دانش پژوهان، برای پلاستیک جدید از مهندسی گرفته تا مد، روباتیک تا پزشکی، برنامه‌های کاربردی و جذابی را برای VPR پیش بینی می‌کند.

برای مثال، مواد زیرساخت جاده‌ها و پل‌ها اغلب از رزین‌های اپوکسی مخلوط با ترکیباتی مانند بتن و کربن تشکیل شده اند. با استفاده از VPR، نگهداری از آن‌ها آسان‌تر خواهد بود، زیرا با استفاده از گرما قوی‌تر و قابل ترمیم خواهند بود.

برخلاف رزین اپوکسی‌های معمولی، این ماده جدید سخت، اما قابل کشش است، بنابراین می‌توان انتظار داشت که موادی با سختی و ازدیاد طول متفاوت، مانند آنچه برای ساخت خودرو مورد نیاز است، به شدت بچسبد. همچنین، از آنجایی که دارای حافظه شکلی، ویرایش شکل و قابلیت‌های بازیابی شکل است، ممکن است روزی بتوانید لباس‌های مورد علاقه خود را در خانه با سشوار یا اتو بخار مرتب به شکل جدیدی تغییر دهید.

این دانشمندان قصد دارند در کنار ادامه تحقیقات آزمایشگاهی خود، در گام بعدی با شرکت‌ها برای تعیین امکان سنجی ایده‌های مختلف خود برای VPR همکاری کنند.