Geïnspireerd door de natuur, Chinese wetenschappers hebben een synthetisch analoog gemaakt voor gevulkaniseerd natuurlijk rubber. Hun materiaal is net zo sterk en duurzaam als het origineel. In het journaal Angewandte Chemie , ze onthullen het geheim van hun succes:korte eiwitketens die aan de zijketens van de polymeerruggengraat zijn bevestigd, zorgen voor een stabiele fysieke verknoping en geven het materiaal een "zelfversterkend" effect onder belasting. In tegenstelling tot conventionele rubbers, het is veel gemakkelijker te recyclen.

Natuurrubber bestaat uit een verscheidenheid aan elastische polymeren die worden verwerkt voor gebruik in banden, de auto-industrie, en goederen zoals rubberen matrassen. Hoewel sommige synthetische rubbers, de polyisopreen, dezelfde hoofdketenstructuur hebben als natuurlijk rubber, gevulkaniseerde natuurlijke rubbers zijn nog steeds duidelijk superieur omdat ze aanzienlijk sterker en taaier zijn. De reden hiervoor is een spontaan "zelfversterkend" effect, een omkeerbare verstijving van het materiaal onder mechanische belasting. Dit fenomeen staat bekend als stamkristallisatie. Het is bekend dat speciale polaire componenten - niet-covalent gebonden eiwitten en fosfolipiden - aan de uiteinden van de polymeerketens een rol spelen bij deze hoge mate van taaiheid.

Functionalisatie van de uiteinden van de kettingen zou een manier kunnen zijn om de mechanische eigenschappen van synthetische rubbers te verbeteren, maar geschikte synthetische methoden waren schaars. Onderzoekers onder leiding van Yun-Xiang Xu en Guangsu Huang aan de Sichuan University in Chengdu, China, hebben nu een techniek gevonden. Door gebruik te maken van een reeds gevestigd katalytisch systeem op basis van zeldzame aardelementen en speciale, gestabiliseerde voorlopers, ze produceerden met succes zeer lange polymeerketens van isopreeneenheden met een hoge mate van cis-binding in de ruggengraat en een groot aantal zijketens met polaire hydroxylgroepen aan het einde. Het idee was om natuurlijk rubber na te bootsen door biomoleculen aan deze hydroxylgroepen te hechten om fysieke verknoping van de polymeerketens te bieden.

Geïnspireerd door de hoge stabiliteit en sterkte van spinrag, de onderzoekers kozen voor korte polymeerketens (oligopeptiden) gemaakt van vier moleculen van het aminozuur alanine. Het is bekend dat dergelijke oligoalanines accordeonachtige β-velstructuren vormen die de harde componenten van zijde vormen, waardoor het sterkte en thermische stabiliteit krijgt.

Omdat peptide- en polyisopreenketens niet mengbaar zijn, de peptideketens aggregeren bij voorkeur samen. Dit effect resulteert in de gewenste fysieke verknoping van de polyisopreenketens. De sterkte en taaiheid van de nieuwe synthetische rubbers nemen sterk toe zonder afbreuk te doen aan hun elasticiteit. In aanvulling, het materiaal vertoont een aanzienlijke zelfversterking door rekkristallisatie. De eigenschappen komen goed overeen met die van gevulkaniseerd natuurrubber.

Omdat conventionele vulkanisatie in dit proces niet nodig is, de recycleerbaarheid van deze nieuwe hoogwaardige polyisopreenrubbers is aanzienlijk verbeterd. Op deze manier, de enorme hoeveelheden slecht recyclebaar rubber die op stortplaatsen worden gedumpt of tegen hoge milieukosten worden verbrand, kunnen in de toekomst worden verminderd.