Onderzoekers van de Universiteit van Liverpool boeken aanzienlijke vooruitgang in de zoektocht naar de ontwikkeling van nieuwe zwavelpolymeren die een milieuvriendelijk alternatief bieden voor sommige traditionele op petrochemische stoffen gebaseerde kunststoffen.

Universiteit van Liverpool chemicus en Royal Society Research Fellow, Dr. Tom Hasell en zijn team, hebben twee artikelen gepubliceerd die praktische en opwindende ontwikkelingen voor zwavelpolymeertechnologieën en -toepassingen demonstreren.

Dit nieuwe onderzoek bouwt voort op hun baanbrekende ontdekking in 2019 toen ze een nieuw katalytisch proces rapporteerden om polymeren uit zwavel te maken.

Zwavel is een afvalproduct van veel industriële processen en in de afgelopen jaren is een groeiend aantal materiaalwetenschappers geïnteresseerd geraakt in het gebruik ervan als een milieuvriendelijk alternatief voor olie om kunststoffen van te maken. Naast een ruim aanbod, zwavel heeft ook het extra voordeel dat het leidt tot gemakkelijker recyclebare polymeren.

In een paper gepubliceerd in Angewandte Chemie , Dr. Hasell en collega's doen een opwindende ontdekking die de zwakte van zwavelpolymeren aanpakt, een factor die de toepassing ervan heeft beperkt.

Onder leiding van Ph.D. student Peiyao Yan, het papier laat zien dat het toevoegen van een tweede type hechting, urethaan bindingen, aan de materialen verhoogt de sterkte van zwavelpolymeren tot 135 keer. De manier waarop dit tweede type binding wordt geïntroduceerd, betekent dat de hoeveelheid ervan kan worden gecontroleerd, en regelt op zijn beurt de fysische eigenschappen van de polymeren.

De versterkte zwavelpolymeren bleken vormgeheugeneffecten te hebben - ze kunnen in één vorm worden geplaatst, voordat het tijdelijk in een ander wordt vervormd. Als het een beetje wordt verwarmd, ze 'herinneren' zich de vorige vorm en gaan ernaar terug. Dit instellingsproces en tijdelijke vervorming kunnen meerdere keren worden herhaald.

Dit is een primeur voor zwavelpolymeren, en ondanks deze ongewone eigenschappen, de zwavelbindingen van de polymeren zorgen ervoor dat ze nog steeds gemakkelijk te recyclen zijn en openen potentiële toepassingen in gebieden zoals zachte robotica, medicijn, en zelfherstellende objecten.

In een tweede paper, gepubliceerd in Chemische Wetenschappen , De groep van Dr. Hasell werkte samen met onderzoekers van de Flinders University in Australië om aan te tonen dat zwavelpolymeren rubberachtige materialen kunnen vormen die binnen enkele minuten gemakkelijk zelf kunnen worden hersteld tot hun oorspronkelijke sterkte. gewoon door een aminekatalysator toe te passen die de bindingen in de gebroken oppervlakken helpt herstellen.

Dit nieuwe soort rubber en katalysator kan met een laag energieverbruik worden gebruikt om flexibele, herstelbaar, duurzame objecten - die een zeer reële en nuttige toepassing bieden voor deze nieuwe zwavelpolymeren.

Dr. Tom Hasell zei:"Beide documenten laten echt het potentieel zien van polymeren gemaakt van afvalzwavel om een ​​levensvatbaar vervangingsmateriaal te zijn voor sommige traditionele op petrochemische stoffen gebaseerde kunststoffen.

"Niet alleen als vervangend materiaal, maar als een die gemakkelijker te recyclen is, en heeft opwindende nieuwe eigenschappen voor materiaalchemici om te verkennen.

"We zijn verheugd om te zien welke ideeën onderzoekers hebben voor het gebruik van deze nieuwe bevindingen, in het bijzonder de geheugenvorm en "herprogrammering" eigenschappen."