Как создать пластик, который может принимать любую форму, сам себя лечить и не загрязнять океаны? Ученые нашли ответ

В нашем современном мире пластик является одним из самых распространенных и полезных материалов. Однако он также имеет множество недостатков, связанных с его производством, потреблением и утилизацией. Пластик загрязняет окружающую среду, не поддается биоразложению, сложно перерабатывать и восстанавливать. Поэтому разработка альтернативных видов пластика, которые были бы более долговечными, устойчивыми, гибкими и экологичными, является одной из важнейших задач современной науки и технологии.

Недавно ученые из Токийского университета представили новый вид пластика, который обладает рядом уникальных свойств. Этот пластик называется VPR (vitrimer incorporated with polyrotaxane [PR]) и создан на основе эпоксидной смолы витримера с добавлением молекулы полиротаксана. Витримеры — это относительно новый класс пластиков, которые твердые и прочные при низких температурах (как термореактивные пластики, используемые для изготовления столовой посуды, устойчивой к жаре), но которые также могут быть несколько раз переформированы при высоких температурах (как термопластики, используемые для пластиковых бутылок). Однако они обычно хрупкие и не могут растягиваться далеко до разрыва.

Полиротаксан — это молекула, состоящая из множества колец, нанизанных на линейную цепочку. Она придает пластику VPR большую эластичность и гибкость. При температуре выше 150 градусов Цельсия внутренние химические связи в VPR перестраиваются, и материал может быть преобразован в различные формы. При этом он запоминает свою первоначальную форму и может восстановить ее при нагревании. Кроме того, VPR может самовосстанавливаться при повреждениях, если его подвергнуть тепловому воздействию.

Но самое интересное свойство VPR — это его частичная биоразлагаемость. При погружении в морскую воду на 30 дней он разлагается на 25%, причем полиротаксан превращается в пищевой источник для морской жизни. Это делает VPR безопасным для окружающей среды и потенциально полезным для борьбы с пластиковым загрязнением океанов. Также VPR может быть химически переработан в свои исходные компоненты при нагревании и добавлении растворителя.

Новый материал может иметь широкий спектр применений для более циркулярной экономики, направленной на рециркуляцию ресурсов и снижение отходов, от инженерии и производства, до медицины и устойчивой моды. Например, VPR может быть использован для создания одежды, которая может менять свою форму и цвет в зависимости от желания владельца, или для изготовления медицинских имплантатов, которые могут адаптироваться к телу пациента и разлагаться после выполнения своей функции.

Исследование, описывающее разработку VPR, опубликовано в журнале ACS Materials Letters под названием «Environment-friendly sustainable thermoset vitrimer-containing polyrotaxane». Авторы работы надеются, что их открытие будет способствовать развитию нового поколения пластиков, которые будут сочетать в себе высокие технические характеристики и экологическую безопасность.