16 C
Москва
Суббота, 8 августа, 2020

Наше мнение

Как изменилась жизнь в самом северном городе мира, после начала глобального потепления?

Архипелаг Шпицберген был известен исландцам в конце 12-го века, а европейцы тут охотились на китов, моржей и тюленей с 18-го века. Затем более 100...

Чрезвычайно высокие температуры в Сибири. Ученый: торфяники будут излучать CO2

Торфяники в Сибири занимают миллионы гектаров земли. На протяжении тысячелетий они медленно накапливали в себе углерод, поглощая углекислый газ из воздуха. Однако из-за глобального...

Одна из загадок Стоунхенджа разгадана. Но появилось еще несколько

Группа исследователей смогла проанализировать химический состав камней, используемых для возведения этой впечатляющей мегалитической структуры. Портативные рентгеновские аппараты, с помощью которых ей делали рентген, показали, что...

ВВП падает, как никогда раньше. Кто быстрее всех оправится от кризиса?

«Некоторые записи не могут быть побиты. Подумайте о целях Алана Ширера в Премьер-лиге, о 100 очках в одной игре баскетболиста Уилта Чемберлена или о...

Впервые за многие годы у Лукашенко появился серьезный конкурент на выборах – и она женщина

Кандидат на пост президента Светлана Чичановская мобилизовала пока слабую и неорганизованную белорусскую оппозицию на столкновение с авторитарным лидером. Если в предыдущие годы протесты оппозиции были...

Северная Корея работает над вакциной от коронавируса или над биологическим оружием?

«Северная Корея может использовать свои законные устремления в отношении вакцин для укрепления своего биотехнологического потенциала», - заявил Эндрю Вебер, бывший помощник министра обороны США...

Почему так сложно похудеть: суровые истины

Почему так сложно похудеть? Это вопрос, вероятно, задают себе многие. Помимо очевидного, что еда вкусная, а физические упражнения тяжелые, и мало времени - есть...

Всё что нужно знать о воздействии сетей 5G

Активисты опасаются, что излучение от беспроводной связи 5G может быть опасным для здоровья человека. И требуют провести больше исследований, прежде чем операторы сотовой связи...

Ученые нашли способ повторно использовать пластмассу после ее переработки

Химики разработали способ модификации термореактивных пластиков с помощью химического линкера, который значительно облегчает их переработку, но при этом позволяет сохранять им свою механическую прочность.

Термореактивные материалы, которые включают эпоксидные смолы, полиуретаны и резину, используемые для шин, встречаются во многих продуктах, которые должны быть долговечными и термостойкими, например, для автомобилей или электрических приборов. Одним из недостатков этих материалов является то, что они, как правило, не могут быть легко переработаны или разрушены после использования, потому что химические связи, удерживающие их вместе, прочнее, чем в других материалах.

В настоящее время химики из Массачусетского технологического института разработали способ модификации термореактивных пластиков с помощью химического линкера, который значительно облегчает разрушение материалов, но при этом позволяет им сохранять механическую прочность.

Ученые в своем исследовании показали, что они могут произвести разлагаемую версию термореактивного пластика под названием pDCPD, разложить его на порошок и использовать порошок для создания большего количества pDCPD. Они также предложили теоретическую модель, предполагающую, что их подход может быть применим к широкому спектру пластмасс и других полимеров, таких как резина.

«Эта работа раскрывает фундаментальный принцип проектирования, который, по нашему мнению, является общим для любого вида термореактивных материалов с этой базовой архитектурой», – говорит Джеремия Джонсон, профессор химии в MIT и старший автор исследования.

Трудно переработать

Термореактивные материалы являются одним из двух основных классов пластмасс, наряду с термопластами. Термопласты включают полиэтилен и полипропилен, которые используются для пластиковых пакетов и других одноразовых пластиков, таких как пищевые упаковки. Эти материалы изготавливаются путем нагревания небольших пластиковых гранул до их плавления, а затем формования в желаемую форму и охлаждения до твердого состояния.

Термопласты, на долю которых приходится около 75 процентов мирового производства пластмасс, могут быть переработаны путем их повторного нагревания до тех пор, пока они не станут жидкими, чтобы их можно было заново придать новой форме.

Термореактивные пластмассы изготавливаются аналогичным способом, но как только они охлаждаются из жидкости в твердое вещество, после очень трудно вернуть их в жидкое состояние. Это потому, что связи, которые образуются между молекулами полимера, являются крепкими химическими соединениями, называемыми ковалентными связями, которые очень трудно разорвать. По словам Джонсона, при нагревании термореактивные пластмассы обычно сгорают, прежде чем их можно будет повторно использовать.

«Как только они получают заданную форму, они находятся в ней на всё время», – говорит он. «Часто нет простого способа утилизировать их».

Команда MIT хотела разработать способ сохранения положительных свойств термореактивных пластиков – их прочности и долговечности, – облегчая их разрушение после использования.

В опубликованной в прошлом году статье, в которой Ших был ведущим автором, группа Джонсона сообщила о способе создания разлагаемых полимеров для доставки лекарств путем включения строительного блока или мономера, содержащего силиловую эфирную группу. Этот мономер случайным образом распределяется по всему материалу, и когда материал подвергается воздействию кислот, оснований или ионов, таких как фторид, силиловые эфирные связи разрушаются.

Тот же тип химической реакции, используемый для синтеза этих полимеров, также используется для изготовления некоторых термореактивных пластиков, включая полидициклопентадиен (pDCPD), который используется для панелей кузова в грузовиках и автобусах.

Используя ту же стратегию из своей статьи 2019 года, исследователи добавили силиловые эфирные мономеры к жидким материалам, которые образуют pDCPD. Они обнаружили, что если мономер силилового эфира составляет от 7,5 до 10 процентов от общего материала, pDCPD сохранит свою механическую прочность, но может распасться на растворимый порошок при воздействии ионов фтора.

«Это была первая захватывающая вещь, которую мы обнаружили», – говорит Джонсон. «Мы можем сделать pDCPD разлагающимся, не нанося вреда его полезным механическим свойствам».

Новые материалы

На втором этапе исследования ученые попытались повторно использовать полученный порошок для образования нового материала pDCPD. После растворения порошка в растворе прекурсора, использованного для изготовления pDCPD, они смогли изготовить новые термореактивные материалы pDCPD из переработанного порошка.

«Этот новый материал имеет почти неразличимые и в некотором смысле улучшенные механические свойства по сравнению с исходным материалом», – говорит Джонсон. «Показывать, что вы можете взять продукты разложения и снова переработать тот же термореактивный материал, используя тот же процесс, – это здорово».

Исследователи полагают, что этот общий подход может быть применен и к другим типам термореактивной химии. В этом исследовании они показали, что использование разлагаемых мономеров для образования отдельных нитей полимеров гораздо более эффективен, чем использование разлагаемых связей для «сшивания» нитей вместе, что было опробовано ранее. Они полагают, что этот подход к расщепляемой цепи может быть использован для получения многих других видов разлагаемых материалов.

По словам Джонсона, если можно найти подходящие виды разлагаемых мономеров для других типов реакций полимеризации, этот подход можно использовать для изготовления разлагаемых версий других термореактивных материалов, таких как акрилы, эпоксидные смолы, силиконы или вулканизированный каучук.

Теперь исследователи надеются создать компанию для лицензирования и коммерциализации технологии. MIT также предоставил Millipore Sigma неисключительную лицензию на производство и продажу силиловых эфирных мономеров для исследовательских целей.

Патрик Кейси, консультант по новым продуктам в SP Insight и наставник Центра технологических инноваций Deshpande из Массачусетского технологического института, работал с Джонсоном, чтобы оценить технологию, включая предварительное экономическое моделирование и исследование вторичного рынка.

«Мы обсудили эту технологию с некоторыми ведущими игроками отрасли, которые говорят нам, что она обещает быть полезной для заинтересованных сторон по всей цепочке создания стоимости», – говорит Кейси. «Производители деталей получают поток недорогих переработанных материалов; производители оборудования, такие как автомобильные компании, могут достичь своих целей в области устойчивого развития; переработчики получают новый поток доходов от термореактивных пластмасс. Потребители видят экономию средств, и все мы в итоге получаем более чистую окружающую среду».

Поделиться:

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Последние новости

Раскрыт принцип действия российской вакцины от коронавируса

Соответствующее заявление поступило от Александра Гинцбурга, директора Национального исследовательского центра им. Гамалеи. Он подчеркнул, что частицы, помогающие вакцинировать организм, выполнены на аденовирусе, в связи...

Mi 10 Ultra и Mi 10 Supreme Edition станут новыми флагманами Xiaomi

Соответствующее заявление поступило от главы бренда Лей Цзюня. По его словам, устройства продемонстрируют на следующей неделе. Ранее средства массовой информации подчеркивали, что новый флагман именуется...

Kia представила новый компактный кроссовер Kia Sonet

Предназначенная для индийского рынка модель в скором времени выйдет на глобальный рынок. В следующем году она отправится в европейские страны, а затем, вероятно, появится...

Осенью для российских автолюбителей вступят в силу нововведения

Нововведения затронут эксплуатацию автомобиля, введут обязательный техосмотр и прочее. В числе новых правил расчет стоимости полиса ОСАГО. Страховым компаниям на десять процентов расширили тарифный...

Самое древнее яйцо в Антарктиде, размером с мяч для регби, было отложено огромной морской рептилией

Исследование, проведенное учеными из Техасского института, показало, что найдено — огромное яйцо с мягкой скорлупой, отложенное около 66 млн. лет назад. Оно размером приблизительно...