Исследователи всего мира уже давно работают над созданием экологичных материалов. Одна из проблем пластика — длительный срок жизни. Например, пластиковые бутылки разлагаются сотни лет, а используются несколько дней. Это несоответствие послужило толчком к разработке нового типа полимеров с заданным сроком разрушения.
Ученые из университета Ратгерса (США) предположили, что ключ к решению проблемы лежит в химической структуре. Природные полимеры содержат вспомогательные группы, встроенные в их структуру, которые облегчают разрыв химических связей, когда приходит время. Они расположили компоненты химической структуры пластика таким образом, чтобы запрограммировать его разрушение. Для сравнения приводится аналогия со складыванием бумаги, которая впоследствии легко рвется по сгибу. Результаты исследований опубликованы в журнале Nature Chemistry.
Традиционные подходы, основанные на создании лабильных и расщепляемых связей, часто сопряжены с неизбежным компромиссом между стабильностью вещества и легкостью его разрушения. Перед учеными стояла задача найти новую химическую стратегию, которая позволила бы пластикам разлагаться естественным образом в обычных условиях без необходимости в специальной обработке.
Исследователи опирались на факты, что химические связи — это «клей», который удерживает атомы в молекулах. В полимерах эти связи соединяют один строительный блок с другим. Прочные связи делают пластик долговечным, но затрудняют его разрушение. Исследования были направлены на то, чтобы при необходимости эти связи было легче разорвать, не ослабляя материал в процессе использования.
Это достижение делает процесс разложения пластика программируемым. Контролируя ориентацию и расположение групп в структуре полимера, ученые намереваются добиться того, чтобы один и тот же пластик разлагался в течение нескольких дней, месяцев или даже лет. В ходе эксперимента команда исследователей продемонстрировала, что разрушение таких пластиков можно запрограммировать или включать и выключать с помощью ультрафиолетового излучения.
Такая возможность настройки означает, что срок службы различных продуктов может соответствовать их назначению. Упаковка для еды навынос может прийти в негодность уже через день, в то время как автомобильные детали должны служить годами.
Ранее Наука Mail сообщила о разработке новейшего метаматериала для управления звуковыми волнами.
