Новый самовосстанавливающийся супрамолекулярный пластик

Ученые, экспериментирующие с пластиком нового поколения в Университете Турку в Финляндии, разработали новую форму материала с некоторыми интересными характеристиками, наиболее впечатляющей из которых является способность быстро разрушаться после использования. Таким образом, экологически чистый «супрамолекулярный» пластик легко перерабатывается, а при тщательном регулировании содержания воды может быть превращен в адгезив или даже мгновенно самовосстанавливаться при повреждении.

Причина, по которой обычные пластмассы так долго сохраняются в окружающей среде, заключается в невероятно прочных химических связях между мономерами внутри них. Мономеры соединяются, образуя полимеры, посредством ковалентных связей, но ученые надеются создать более экологичные формы материала, основанные на нековалентных связях.

Эти более слабые соединения лучше подходят для разложения и вторичной переработки материала, но за это приходится платить с точки зрения механических характеристик. Мы рассмотрели несколько интересных примеров этих «супрамолекулярных» материалов в виде гибридных полимеров для доставки лекарств, самособирающихся пластиков и клеев, работающих при экстремальных температурах.

Авторы нового исследования говорят, что они разработали супрамолекулярный пластик с механической прочностью обычного пластика, используя технику под названием разделение фаз жидкость-жидкость (liquid-liquid phase separation, LLPS). Материал содержит нековалентные связи высокой прочности, которые являются обратимыми, что позволяет разрушать или перерабатывать материал после использования, наряду с некоторыми другими полезными свойствами.

Новый пластик обладает «замечательной» способностью растягиваться и деформироваться при низком содержании воды, а увеличение содержания воды превращает его в клей. Кроме того, это более высокое содержание воды позволяет пластику мгновенно самовосстанавливаться при разрушении на куски.

«По сравнению с обычными пластиками наши новые супрамолекулярные пластики «умнее», поскольку они не только сохраняют сильные механические свойства, но также сохраняют динамические и обратимые свойства, которые делают материал самовосстанавливающимся и пригодным для повторного использования», — пояснил автор исследования доктор Цзинцзин Ю.

Самовосстанавливающиеся полимеры — многообещающая технология с широким потенциалом, и в будущем их можно будет найти в автомобильной краске, которая восстанавливает свои собственные царапины, в чехлах для iPhone, которые восстанавливаются сами по себе, а также в батареях следующего поколения. Ученые считают, что использование нового подхода, сочетающего это свойство с более выраженной способностью к разложению и возможностью вторичной переработки, открывает новые захватывающие возможности использования экологически чистых супрамолекулярных пластиков.

«Появляющиеся данные показали, что LLPS может быть важным процессом при формировании клеточных компартментов, — сказал Ли. Я считаю, что в ближайшем будущем с помощью процесса LLPS будут изучены более интересные материалы».

Это исследование было опубликовано в журнале Angewandte Chemie.