پلاستیک جدیدی که خود را در لحظه ترمیم می‌کند

این "پلاستیک فوق مولکولی"، دوست‌دار محیط‌زیست و قابل بازیافت است و با تنظیم دقیق محتوای آب درون آن، می‌تواند به یک چسب تبدیل یا حتی در صورت آسیب، فوراً ترمیم شود.

دلیل اینکه پلاستیک‌های معمولی برای مدت طولانی در محیط زیست باقی می‌مانند، اتصالات شیمیایی فوق‌العاده قوی بین مونومرهای درون آنهاست. این ذرات از طریق پیوندهای کووالانسی به هم متصل می‌شوند و پلیمرها را تشکیل می‌دهند، اما دانشمندان امیدوارند به جای آن، شکل‌های زیست‌محیطی بیشتری از این ماده را بر اساس پیوندهای غیرکووالانسی ایجاد کنند.

دانشمندان می‌گویند، این اتصالات ضعیف‌تر برای تجزیه و بازیافت مواد مناسب‌تر هستند، اما از نظر عملکرد مکانیکی نقص دارند. آنها نمونه‌های جالبی از این مواد «فوق مولکولی» را در قالب پلیمرهای ترکیبی برای دارورسانی، پلاستیک‌های خود مونتاژ و چسب‌هایی که در دماهای شدید کار می‌کنند، بررسی کرده‌اند.

نویسندگان این پژوهش جدید با استفاده از روشی به نام "جداسازی فاز مایع از مایع" (LLPS) یک پلاستیک فوق‌مولکولی با مقاومت مکانیکی برابر با پلاستیک معمولی ساخته‌اند. این ماده حاوی پیوندهای غیرکووالانسی با استحکام بالا است که قابل برگشت هستند که به همراه برخی خواص مفید دیگر، آن را قادر می‌سازد پس از استفاده به سرعت تجزیه یا بازیافت شود.

این پلاستیک دارای توانایی قابل توجه در کشش و تغییر شکل با محتوای کم آب است، در حالی که افزایش این محتوای آب، آن را به یک چسب تبدیل می‌کند، محتوای آب بالاتر، پلاستیک را قادر می‌سازد تا در صورت شکسته شدن، فوراً خود را ترمیم کند.

دکتر "جینگ‌جینگ یو" نویسنده این پژوهش توضیح داد: پلاستیک‌های سوپرمولکولی جدید ما در مقایسه با پلاستیک‌های معمولی، هوشمندتر هستند، زیرا نه تنها خاصیت مکانیکی قدرتمند را حفظ می‌کنند، بلکه خواص دینامیکی و برگشت‌پذیری را نیز حفظ می‌کنند که باعث می‌شود این ماده خود ترمیم‌پذیر و قابل استفاده مجدد باشد.

پلیمرهای خود ترمیم شونده یک فناوری امیدوارکننده با پتانسیل گسترده هستند و در آینده می‌توانند در رنگ‌های خودرو که قادر به ترمیم خراش‌های خود خواهند بود، قاب‌های گوشی‌ها که خودشان را ترمیم می‌کنند و باتری‌های نسل بعدی، تعبیه شوند.

دانشمندان بر این باورند که استفاده از این رویکرد برای ترکیب این ویژگی با قابلیت تجزیه و بازیافت آسان‌تر، مسیرهای جدید و هیجان انگیزی را برای پلاستیک‌های فوق مولکولی که دوست‌دار محیط زیست هستند، باز می‌کند.

یو می‌گوید: شواهد در حال ظهور نشان داده است که LLPS می‌تواند فرآیند مهمی در طول تشکیل محفظه‌های سلولی باشد. اکنون ما از این پدیده الهام ‌گرفته‌ایم و روشی را برای مقابله با چالش بزرگ محیط‌ زیست توسعه داده‌ایم. من معتقدم که در آینده‌ی نزدیک، مطالب جالب‌تری از فرآیند LLPS به گوش خواهد رسید.

نتایج این پژوهش در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است.