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Plastica più forte, più elastica e autoriparante – Technology Org

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La nuova plastica autorigenerante.

La nuova plastica autorigenerante. Credito immagine: Shota Ando / Università di Toyo

Una plastica innovativa, più resistente ed elastica dell’attuale tipo standard e che può esserlo guarito con il calore, ricorda la sua forma ed è parzialmente biodegradabile, è stato sviluppato dai ricercatori dell’Università di Tokyo.

Lo hanno creato aggiungendo polirotassano a un vitrimero di resina epossidica, un tipo di plastica.

Denominato VPR, il materiale può mantenere la sua forma e ha forti legami chimici interni a basse temperature. Tuttavia, a temperature superiori a 150 gradi Celsius, questi legami si ricombinano e il materiale può riformarsi in forme diverse.

L’applicazione di calore e un solvente scompone il VPR nei suoi componenti grezzi. Anche l’immersione in acqua di mare per 30 giorni ha comportato una biodegradazione del 25%, con la scomposizione del polirotaxano in una fonte di cibo per la vita marina.

Questo nuovo materiale potrebbe avere applicazioni di vasta portata per un’economia più circolare per ricircolare le risorse e ridurre i rifiuti, dall’ingegneria e produzione alla medicina e alla moda sostenibile.

Buona memoria.  La forma complessa di una gru origami che è stata restaurata utilizzando il calore dopo essere stata appiattita.

Buona memoria. La forma complessa di una gru origami che è stata restaurata utilizzando il calore dopo essere stata appiattita. Credito immagine: Shota Ando / Università di Tokyo

Nonostante le campagne globali per frenare l’uso e i rifiuti di plastica, è difficile evitare questo materiale onnipresente. Dai giocattoli ai vestiti, dagli articoli per la casa all’elettronica, ai veicoli e alle infrastrutture, oggigiorno può sembrare che sia presente in quasi tutto ciò che usiamo.

Sebbene siano utili, ci sono molti problemi associati al ciclo di vita e allo smaltimento della plastica. Sviluppare alternative che durino più a lungo, possano essere riutilizzate e riciclate più facilmente o che provengano da fonti rispettose dell’ambiente è fondamentale per aiutare a risolvere questi problemi e realizzare molti degli obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite.

Con questo in mente, i ricercatori dell’Università di Tokyo hanno creato una plastica più sostenibile, basata su un vitrimero di resina epossidica. I vitrimeri sono una classe relativamente nuova di plastica, solida e resistente a temperature più basse (come la plastica termoindurente, utilizzata per realizzare stoviglie resistenti al calore), ma che può anche essere rimodellata più volte a temperature più elevate (come la plastica termoplastica, utilizzata per le bottiglie di plastica). ).

Tuttavia, sono generalmente fragili e non possono essere allungati molto prima di rompersi. Aggiungendo una molecola chiamata polirotaxano, il team è stato in grado di creare una versione notevolmente migliorata che hanno chiamato VPR (vitrimero incorporato con polirotaxano [PR]).

“Il VPR è oltre cinque volte più resistente alla rottura di un tipico vitrimero di resina epossidica”, ha affermato il professore assistente al progetto Shota Ando della Graduate School of Frontier Sciences. “Inoltre si ripara 15 volte più velocemente, può recuperare la sua forma memorizzata originale due volte più velocemente e può essere riciclato chimicamente 10 volte più velocemente del tipico vitrimero. Si biodegrada in modo sicuro anche in un ambiente marino, una novità per questo materiale”.

Buona memoria.  La forma complessa di una gru origami che è stata restaurata utilizzando il calore dopo essere stata appiattita.

Buona memoria. La forma complessa di una gru origami che è stata restaurata utilizzando il calore dopo essere stata appiattita. Credito immagine: Shota Ando / Università di Tokyo

Il polirotaxano ha suscitato interesse nella scienza e nell’industria per la sua capacità di migliorare la tenacità di diversi materiali. In questo studio, la migliorata robustezza del VPR ha fatto sì che si potessero creare e conservare forme più complesse anche a basse temperature (come la gru origami nel video fornito con questa versione).

Anche lo smaltimento o il riciclaggio è stato più semplice rispetto ai vitrimeri senza polirotassano, ha spiegato Ando: “Sebbene questa resina sia insolubile in vari solventi a temperatura ambiente, può essere facilmente scomposta fino al livello della materia prima quando immersa in un solvente specifico e riscaldata. Ha mostrato anche una biodegradazione del 25% dopo l’esposizione all’acqua di mare per 30 giorni. In confronto, il vitrimero senza PR non ha subito alcuna biodegradazione apparente. Queste caratteristiche lo rendono un materiale ideale nella società odierna, che richiede il riciclaggio delle risorse”.

Dall’ingegneria alla moda, dalla robotica alla medicina, il team prevede applicazioni sia pratiche che ludiche per VPR. “Solo per fare alcuni esempi, i materiali infrastrutturali per strade e ponti sono spesso composti da resine epossidiche mescolate con composti come cemento e carbonio.

Utilizzando il VPR, sarebbe più facile mantenerli in quanto sarebbero più forti e curabili utilizzando il calore”, ha suggerito Ando.

“A differenza delle resine epossidiche convenzionali, questo nuovo materiale è duro ma estensibile, quindi ci si potrebbe aspettare che leghi fortemente materiali di diversa durezza e allungamento, come è necessario per la produzione di veicoli. Inoltre, poiché dispone di capacità di memoria della forma, modifica della forma e recupero della forma, un giorno potresti anche essere in grado di riorganizzare la silhouette dei tuoi vestiti preferiti a casa con un asciugacapelli o un ferro da stiro.

Solo un graffio.  Una superficie VPR graffiata ad una profondità di 0,1 millimetri con un bisturi, è stata in grado di guarire completamente entro 60 secondi dal riscaldamento a 150 gradi Celsius con una pistola termica.

Solo un graffio. Una superficie VPR graffiata ad una profondità di 0,1 millimetri con un bisturi, è stata in grado di guarire completamente entro 60 secondi dal riscaldamento a 150 gradi Celsius con una pistola termica. Credito immagine: Shota Ando / Università di Tokyo

Il prossimo passo del team sarà collaborare con le aziende per determinare la fattibilità delle varie idee per VPR, oltre a continuare la ricerca in laboratorio. “Ho sempre pensato che le plastiche esistenti siano molto difficili da recuperare e smaltire perché sono suddivise in base ai loro usi”, spiega Ando. “L’ideale sarebbe se potessimo risolvere molti dei problemi del mondo con un unico materiale come questo”.

Fonte: Università di Tokio



Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org

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