Исследователи из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, США, разработали пластик, пригодный для вторичной переработки. Его, как конструктор, можно разобрать на составляющие на молекулярном уровне, а потом вновь собрать с другой формой, текстурой, цветом, но без потери эксплуатационных качеств. Статья о новом материале – полидикетоенамине (ПДК, PDK) – опубликована в журнале Nature Chemistry, коротко о ней пишет «XXII век».
Все пластмассы состоят из больших молекул – полимеров, которые, в свою очередь, состоят из повторяющихся единиц более коротких углеродсодержащих соединений – мономеров.
По мнению исследователей, проблема многих пластмасс в том, что химические вещества, добавляемые для большей функциональности, например, наполнители, делающие пластик более жёстким, или пластификаторы, добавляемые для гибкости, прочно связываются с мономерами и остаются в пластике даже после переработки.
«Полная переработка пластмасс — это важная задача. Мы уже видим результаты распространения пластмассовых отходов в водных экосистемах. Эта тенденция, скорее всего, будет усугубляться с растущим объёмом производства пластмасс», - говорит научный сотрудник Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли Бретт Хелмс.
В отличие от обычных пластмасс, мономеры в ПДК могут быть восстановлены и освобождены от любых добавок путём простого погружения материала в высококислотный раствор.
Проведя испытания различных составов в Molecular Foundry, исследователи убедились, что кислота не только расщепляет ПДК-полимеры на мономеры, но и позволяет отделять мономеры от добавок, формирующих внешний вид пластика. Это касается клеев, футляров для телефонов, ремешков для часов, обуви, компьютерных кабелей и твёрдых термоактивных элементов, изготовленных из горячего пластика.
Учёные доказали, что восстановленные мономеры ПДК могут быть собраны в полимеры, а переработанные полимеры могут образовывать новые пластиковые материалы без наследования цвета или других особенностей исходного материала. Так, попавший в мусор ремешок может обрести новую жизнь в клавиатуре компьютера, если будет сделан из ПДК-пластика. Также можно будет перерабатывать пластик, придавая ему дополнительные качества, например гибкость.
В планах исследователей разработка ПДК-пластмасс с широким спектром термических и механических свойств для различных областей применения, таких как текстиль, 3D-печать и пеноматериалы. Кроме того, они хотят расширить состав за счёт включения растительных материалов.
