Una nuova plastica supramolecolare che può autorigenerarsi in un istante ed è più facile da decomporre e riutilizzare
2022-09-05
Un gruppo di ricerca guidato da Li Jianwei, ricercatore senior del laboratorio di ricerca sulla medicina in Finlandia, ha esplorato un nuovo materiale chiamato plastica supramolecolare, che sostituirà le tradizionali plastiche polimeriche con un materiale ecologico che promuove lo sviluppo sostenibile. Le plastiche supramolecolari realizzate dai ricercatori che utilizzano il metodo di separazione di fase liquido-liquido hanno proprietà meccaniche simili ai polimeri tradizionali, ma le nuove plastiche sono più facili da decomporre e riutilizzare.
La plastica è uno dei materiali più importanti dei tempi moderni. Dopo un secolo di sviluppo, è stato integrato in tutti gli aspetti della vita umana. Tuttavia, le tradizionali plastiche polimeriche hanno una scarsa capacità di degradazione e rigenerazione in natura, che è diventata una delle maggiori minacce alla sopravvivenza umana. Questa situazione è causata dalla forte forza inerente al legame covalente che collega i monomeri per formare il polimero.
Per affrontare questa sfida, gli scienziati suggeriscono di creare polimeri collegati da legami non covalenti che sono meno potenti dei legami covalenti. Sfortunatamente, le interazioni deboli sono spesso insufficienti per mantenere le molecole in materiali con dimensioni macroscopiche, il che ostacola l'applicazione pratica di materiali non covalenti.
Il gruppo di ricerca di Li Jianwei presso l'Università di Turku in Finlandia ha scoperto che un concetto fisico chiamato separazione di fase liquido-liquido (LLP) può isolare e concentrare i soluti, aumentare la forza di legame tra le molecole e promuovere la formazione di macromateriali. Le proprietà meccaniche dei materiali ottenuti sono paragonabili a quelle dei polimeri convenzionali.
Inoltre, una volta rotto il materiale, i frammenti possono riunirsi istantaneamente e rimarginarsi. Inoltre, quando si incapsula una quantità satura di acqua, il materiale è un adesivo. Ad esempio, un campione giunto in acciaio può sopportare un peso di 16 kg per più di un mese.
Infine, il materiale è degradabile e altamente riciclabile a causa della natura dinamica e reversibile delle interazioni non covalenti.
"Rispetto alle plastiche tradizionali, le nostre nuove plastiche supramolecolari sono più intelligenti, perché non solo conservano forti proprietà meccaniche, ma conservano anche proprietà dinamiche e reversibili, rendendo i materiali autorigeneranti e riutilizzabili", ha spiegato il dottor Yu Jingjing, ricercatore post-dottorato .
"Una piccola molecola che produce plastica supramolecolare è stata precedentemente esclusa da un complesso sistema chimico. Forma un materiale idrogel intelligente con cationi metallici di magnesio. Questa volta, siamo molto felici di utilizzare LLP per insegnare le nuove abilità di questa vecchia molecola", ha detto il dottor Li Jianwei, capo ricercatore del laboratorio.
"Evidenze emergenti mostrano che gli LLP possono essere un processo importante nella formazione di compartimenti cellulari. Ora, abbiamo avanzato questo fenomeno ispirato dalla biologia e dalla fisica per affrontare le grandi sfide affrontate dal nostro ambiente. Credo che saranno più interessanti processi LLP dei materiali esplorato nel prossimo futuro", ha continuato Li.
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