Изучив структуру молекул ДНК и белков, эксперты разработали пластмассы, которые сохраняют свою прочность в процессе эксплуатации, но при необходимости быстро разлагаются. Процесс разложения можно задать заранее — от нескольких дней до десятков лет — или активировать с помощью света или простых химических реакций.
Однажды утром Ювэй Гу прогуливаться по живописному парку штата Нью-Йорк и увидел грустную картину: вдоль тропинки лежали пустые пластиковые бутылки, а озеро было покрыто слоем пластикового мусора. Этот инцидент побудил специалиста из Ратгерского университета начать поиск решения глобальной проблемы загрязнения окружающей среды, сообщает ScienceDaily.
Ученый обратил внимание на природу полимеров — длинноцепочечных молекул, из которых состоят как натуральные материалы, так и современные пластики. Полимеры встречаются повсюду: от белков и ДНК до обычных полиэтиленовых пакетов. Главное отличие природных полимеров от синтетических заключается в том, что первые способны постепенно разлагаться, тогда как вторые нередко остаются целыми десятилетиями и даже веками.
Решив перенять опыт природы, ученый поставил перед собой задачу научить искусственные полимеры воспроизводить поведение естественных аналогов. Полимеры организованы по принципу многократного повторения одних и тех же элементов, подобно бусам на нитке. Связи между элементами служат своего рода клеем, обеспечивающим прочность конструкции. Проблема пластика заключается в том, что его прочные связи затрудняют быстрое разложение после завершения срока службы. Работа команды Гу была направлена на создание специализированных связей, которые выдерживали бы нагрузки во время использования, но становились хрупкими на этапе разложения.
Команда смогла создать уникальную схему расположения молекул в пластике, подобрав компоненты так, чтобы пластик распадался при возникновении определенных триггеров. Это решение позволило сократить время разложения материала в тысячи раз. По словам специалиста, точное размещение компонентов определяет скорость разложения полимера. Контроль над расположением молекул дает возможность настраивать продолжительность существования пластика: от нескольких дней до нескольких лет.
Теперь ученые могут выбирать необходимые характеристики пластика в соответствии с требованиями конкретного изделия. Например, упаковка для еды должна быстро разлагаться, в то время как детали автомобилей должны долго сохранять прочность. Разработанная технология окажется полезной не только для снижения уровня загрязнения. Ее планируют применять для изготовления капсул с лекарственными средствами, которые будут высвобождаться постепенно.
Таким образом, исследование открывает путь к принципиально новым типам умных полимеров, применимых в различных областях. Однако впереди еще много испытаний. Необходимо убедиться, что конечный продукт разложения безопасен. В настоящее время группа активно работает над адаптацией своей технологии к массовым производствам и ищет партнеров среди компаний, заинтересованных в выпуске экопластика нового поколения.
Фото: hi-tech.mail.ru