Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Een soort kunststof dat door middel van temperen van vorm kan veranderen

Toepassingen vanuit één grondstof. A, Partij gegoten, gedroogd N63 . B, Vrijstaande film uit N63 . C, N63 60 lepel en vork. D, Demonstratie van N63 60 als stijve lepel om pindakaas te scheppen. E, Demonstratie van N63 60 als stijve vork om een ​​stuk kaas op te pakken. F, Demonstratie van N63 110 als drukgevoelige lijm. G, Demonstratie van N63 60 faalt onmiddellijk als lijm. Credit:Wetenschap (2024). DOI:10.1126/science.adi5009

Een team van moleculaire ingenieurs heeft een soort plastic ontwikkeld dat door middel van temperen van vorm kan veranderen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Science Het team van de Universiteit van Chicago beschrijft samen met collega's van het Amerikaanse DEVCOM Army Research Laboratory, Aberdeen Proving Ground, de National Institutes of Standards and Technology en het NASA Glenn Research Center hoe ze hun plastic maakten en hoe goed het in staat was vormverandering toen ze verschillende soorten tempering toepasten.



Haley McAllister en Julia Kalow, van Northwestern University, hebben een Perspective-stuk gepubliceerd in hetzelfde nummer van Science een overzicht van het werk.

De afgelopen jaren is duidelijk geworden dat het gebruik van plastic in producten niet alleen schadelijk is voor het milieu, maar ook voor de menselijke gezondheid. Er zijn stukjes plastic aangetroffen in de bodem, de atmosfeer, de oceanen en het menselijk lichaam.

Daarom zijn wetenschappers op zoek gegaan naar manieren om de hoeveelheid plastic die wordt gemaakt, gebruikt en in de prullenbak gedumpt, te verminderen. Bij deze nieuwe poging heeft het onderzoeksteam een ​​soort plastic gecreëerd dat kan worden omgezet in iets nieuws zodra het oorspronkelijke doel ervan is bereikt:door middel van temperen. Een plastic zak met voedsel zou bijvoorbeeld kunnen worden omgebouwd tot een vork of lepel.

Om een ​​dergelijke vormverandering mogelijk te maken, ontwikkelden de onderzoekers een soort plastic met behulp van een dynamische verknoopte aanpak die was gebaseerd op de omkeerbare toevoeging van thiolen aan benzalcyanoacetaten – een proces dat bekend staat als een ‘Michael-additie’. Het resulterende plastic was van een type dat kon worden aangepast door temperen, waarbij een materiaal tot een bepaald punt wordt verwarmd en vervolgens snel wordt gekoeld. Temperen wordt meestal geassocieerd met metaalbewerking.

Demonstratie van N63 60 lepelstijfheid tijdens het scheppen van pindakaas. Credit:Wetenschap (2024). DOI:10.1126/science.adi5009

De onderzoekers ontdekten dat door het plastic te verwarmen tot temperaturen tussen 60°C en 110°C en het vervolgens over te brengen naar een standaard voedselvriezer, ze in een opwelling verschillende objecten van hetzelfde materiaal konden maken.

Ze creëerden eerst een lepel, waarmee ze pindakaas uit een pot schepten. Vervolgens gebruikten ze temperen om de lepel in een vork te veranderen en vervolgens in een kleefmateriaal dat twee glasplaten bij elkaar kon houden. Uit tests bleek echter dat er een limiet zat aan het aantal keren dat het plastic kon worden vervangen, namelijk zeven keer. Daarna begon het te verslechteren.

Meer informatie: Nicholas R. Boynton et al, Toegang tot pluripotente materialen door het temperen van dynamische covalente polymeernetwerken, Wetenschap (2024). DOI:10.1126/science.adi5009

Haley P. McAllister et al, Plastics die op verzoek hun geduld verliezen, Wetenschap (2024). DOI:10.1126/science.adn3980

Journaalinformatie: Wetenschap

© 2024 Science X Netwerk