این پلیمر هوشمند جایگزین پلاستیک، زباله تولید نمی‌کند

جایگزین پلاستیک که قابلیت خودترمیمی دارد

کد خبر: ۷۸۳۶۴۶

تاریخ: ۱۸ اسفند ۱۴۰۳ - ۱۳:۳۵

به گزارش ایران اکونومیست؛  پلاستیک‌ها که مواد پلیمری هستند، از زنجیره‌های بلند مولکول‌های کوچک به نام «مونومر»(Monomer) تشکیل شده‌اند که به دلیل سبکی، استحکام و انعطاف‌پذیری بسیار خود در زندگی روزمره و صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. با وجود این، تولید سالانه حدود ۵۲ میلیون تن زباله پلاستیکی موجب شده است که آلودگی پلاستیکی به یک نگرانی بزرگ زیست‌محیطی تبدیل شود.

برای برطرف کردن این مشکل، تلاش‌های پژوهشی بر توسعه مواد پلیمری پایدار متمرکز شده‌اند اما بیشتر مواد تولیدشده تا به امروز از فرآیندهای تولید پیچیده یا بروز مشکلاتی در جداسازی آنها از سایر پلیمرها در طول روند دفع زباله رنج می‌برند.

برای غلبه بر این محدودیت‌ها، یک گروه پژوهشی به سرپرستی دکتر «تائه آن کیم»(Tae Ann Kim) از «موسسه علم و فناوری کره جنوبی»(KIST) یک ماده پلیمری جدید را با قابلیت‌های خودترمیمی و بازیافت قابل توجه ابداع کرده‌اند. آنها یک مولکول منحصربه‌فرد را با ساختار پنج‌ضلعی طراحی کردند که نه تنها می‌تواند آزادانه به مونومرها و پلیمرها تبدیل شود، بلکه واکنش‌های تبادل کووالانسی پویا را در پاسخ به گرما، نور و نیروهای مکانیکی تسهیل می‌کند.

این مولکول امکان ایجاد مواد پلیمری را با طیف گسترده‌ای از ویژگی‌ها فراهم می‌کند که به انعطاف‌پذیری یک نوار لاستیکی یا به سفتی یک بطری شیشه‌ای هستند.

مدیریت این پلیمر تازه توسعه‌یافته آسان است زیرا فلورسانس را در مکان‌های آسیب‌دیده خود نشان می‌دهد، امکان تشخیص آسیب را در زمان لحظه فراهم می‌کند و در صورت قرار گرفتن در معرض گرما و نور، خود را ترمیم می‌کند. پس از دفع، این ماده می‌تواند به طور انتخابی به مونومر تبدیل شود؛ حتی زمانی که با پلاستیک‌های معمولی مخلوط شود.

از مونومرهای بازیافت‌شده می‌توان برای بازسازی پلیمرهایی استفاده کرد که خواص اولیه خود را حفظ می‌کنند. این ویژگی‌ها یک راه حل نوآورانه را برای افزایش پایداری و قابلیت بازیافت مواد پلیمری ارائه می‌دهند.

فراتر از قابلیت بازیافت، این ماده به صورت پویا خواص حرارتی، مکانیکی و نوری خود را در واکنش به گرما، نور و نیروهای مکانیکی تغییر می‌دهد. هنگامی که این ماده به عنوان یک پوشش محافظ استفاده می‌شود، عملکرد فوق‌العاده‌ای را با سفتی تا سه برابر و انعطاف‌پذیری بیش از دو برابر انعطاف‌پذیری پوشش‌های معمولی نشان می‌دهد.

علاوه بر این، قرار گرفتن در معرض نور فرابنفش، تعاملات مولکولی را تقویت می‌کند و مواد را قادر می‌سازد تا شکل‌های خاصی را به خود بگیرند. این قابلیت، کاربردهای بالقوه را در لباس‌های هوشمند، دستگاه های پوشیدنی و رباتیک پیشرفته برای آنها هموار می‌کند.

این ماده پلیمری با استحکام مکانیکی بالا، مقاومت در برابر آسیب، خودترمیمی، تشخیص آسیب و قابلیت بازیافت انتخابی، یک راه حل امیدوارکننده را برای کاهش هزینه‌های اقتصادی مرتبط با تفکیک و پردازش زباله‌های پلاستیکی مخلوط ارائه می‌دهد.

علاوه بر این، از طریق جایگزینی پوشش‌های صنعتی با این ماده سازگار با محیط زیست می‌توان هزینه‌های نگهداری پوشش را به میزان قابل توجهی کاهش داد و در عین حال، آلودگی زیست محیطی را نیز کمتر کرد.