ابداع ماده پلاستیکی جدید با قابلیت خود ترمیمی

دانشمندان ژاپنی اخیرا ماده پلاستیکی جدیدی را ابداع کرده اند که در دمای اتاق به صورت جامد سخت است، اما می‌تواند به راحتی در صورت نیاز به اجزای اصلی آن تجزیه شود.

به گزارش تکناک، در آب دریا، این پلاستیک (plastic : material of a wide range of synthetic or semi-synthetic organic solids) شروع به تجزیه می کند و به عنوان غذای جانوران دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرد و همچنین قابلیت خودترمیمی دارد و اشکال گذشته را به خاطر می‌سپارد.

پلاستیک در همه جای دنیای مدرن ما وجود دارد، چه خوب و چه بد. سرسختی پلاستیک آن را به یک ماده بسیار مفید برای همه چیز از وسایل خانه گرفته تا قطعات خودرو تبدیل می کند، اما همین سرسختی بازیافت یا دور ریختن آن را سخت می کند.

در مطالعه ای جدید، دانشمندان دانشگاه توکیو یک ماده پلاستیکی جدید ابداع کردند که می تواند به راحتی در گیاهان بازیافت یا در طبیعت تجزیه شود. این ماده جدید بر اساس پلاستیک هایی به نام ویتریمر رزین اپوکسی است که در دمای اتاق قوی هستند اما می‌توانند با کمی گرما اضافه شده، تغییر شکل داده و قالب‌گیری شوند. به طور معمول، ویتریمرها شکننده هستند، اما تیم تحقیقاتی با افزودن مولکولی به نام پلی روتاکسان، دستور تهیه آن را بهبود بخشید.

نتیجه نهایی، پلاستیک جدیدی است که محققان آن را VPR نامیده اند، که دارای طیف گسترده ای از مزایا نسبت به مواد مشابه است. پس از خراشیده شدن با چاقوی جراحی، پس از گرم شدن تا دمای 150 درجه سانتیگراد تنها به مدت 60 ثانیه، توانست به طور کامل خود را ترمیم کند. هنگامی که به شکل جرثقیل در آمد، سپس صاف شد، می‌توانست با گرم شدن خود را دوباره به شکل جرثقیل تا کند. این پلاستیک همه این کارها را خیلی سریعتر از بقیه پلاستیک های هم نوع خود انجام داد.

VPR می تواند راحت تر از بین برود اما فقط زمانی که دیگر به آن نیازی نباشد. اعمال گرما همراه با یک حلال خاص، پیوندهای مولکولی آن را از هم می پاشد و تنها اجزای خام را برای تبدیل شدن به چیزی جدید باقی می گذارد. حتی اگر در محیط دور ریخته شود، مشکل کمتری نسبت به سایر پلاستیک‌ها ایجاد می‌کند، که تیم تحقیقاتی با فرو بردن آن در آب دریا به مدت 30 روز این قابلیت او را نشان داد. این تیم می‌گوید بعد از آن ،  VPR 25 درصد زیست تخریب شد و مولکول‌هایی را آزاد کرد که اساساً غذای موجودات دریایی هستند.

شوتا آندو، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: VPR بیش از پنج برابر بیشتر از یک ویتریمر رزین اپوکسی معمولی در برابر شکستگی مقاوم است. همچنین 15 برابر سریع‌تر خود را ترمیم می‌کند، می‌تواند شکل اصلی خود را دو برابر سریع‌تر بازیابی کند، و می‌تواند 10 برابر سریع‌تر از ویتریمر معمولی از نظر شیمیایی بازیافت شود. حتی در محیط های دریایی به طور ایمن تجزیه می شود.

این تیم می‌گوید که این ماده می‌تواند در کاربردهای مختلفی استفاده شود که دیگر پلاستیک‌ها قبلاً برای آن استفاده می‌شدند.

آندو گفت: مواد زیرساختی برای جاده ها و پل ها اغلب از رزین های اپوکسی مخلوط با ترکیباتی مانند بتن و کربن تشکیل شده اند. با استفاده از VPR، نگهداری آنها آسان تر خواهد بود زیرا با استفاده از گرما قوی تر و قابل ترمیم می شوند. برخلاف رزین‌های اپوکسی معمولی، این ماده جدید سخت اما کشش‌پذیر است، بنابراین می‌توان انتظار داشت که موادی با سختی و کشیدگی متفاوت، مانند آنچه برای ساخت خودرو مورد نیاز است، به کمک این ماده قویاً به هم بچسبند.

این تحقیق در مجله ACS Materials Letters منتشر شد.