Рост пластикового загрязнения становится одной из главных экологических проблем современности – ежегодно образуется около 52 млн тонн пластиковых отходов, а существующие устойчивые материалы отличаются сложными процессами синтеза и трудностями разделения в процессе утилизации.
Исследовательская группа под руководством доктора Тэ Ан Ким из Конвергенционного исследовательского центра по решению электромагнитных помех в будущем мобильности при Korea Institute of Science and Technology разработала инновационный подход для создания экологически чистых полимеров с автономными функциональными возможностями.
Новый материал основывается на молекуле с пентагональной структурой, которая свободно преобразуется между мономерами и полимерами за счёт динамических ковалентных обменных реакций. Такие реакции активируются под воздействием тепла, света и механических сил, что позволяет настраивать механические свойства от гибкости резинки до жесткости стекла.
Полимер демонстрирует возможность обнаружения повреждений за счёт флуоресценции в зонах дефектов и самовосстанавливается при воздействии тепла и света. Помимо этого, он динамично изменяет свои тепловые, механические и оптические свойства в ответ на внешние стимулы.
Материал легко деполимеризуется обратно до мономеров, даже при смешении с обычными пластиками, что позволяет регенерировать полимеры с сохранением первоначальных свойств. Этот подход снижает затраты на сортировку смешанных пластиковых отходов и способствует развитию устойчивых технологий.
Как защитное покрытие он показывает твердость до трёх раз выше и модуль упругости более чем в два раза превосходящими показатели традиционных эпоксидных покрытий. Воздействие ультрафиолета усиливает молекулярные взаимодействия, фиксируя заданную форму и открывая применение в умной одежде, носимых устройствах и робототехнике.
Экономическая эффективность разработки проявляется в существенном снижении затрат на переработку пластмасс и минимизации негативного воздействия на окружающую среду за счёт использования материалов, не требующих сложной сортировки и обработки.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Functional Materials, что подчёркивает высокую научную и практическую значимость данной разработки для индустрии экологически чистых материалов.
«Это исследование представляет собой новый подход к разработке материалов с автономными функциональными возможностями, такими как обнаружение повреждений и самовосстановление, при этом преодолевая термические и механические ограничения перерабатываемых пластиков, полученных из мономеров с пентагональной структурой. Мы стремимся стать пионерами в сфере экологически чистых функциональных покрытий, которые требуют минимального обслуживания и не образуют отходов», – заявил доктор Тэ Ан Ким.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследовательская группа под руководством доктора Тэ Ан Ким из Конвергенционного исследовательского центра по решению электромагнитных помех в будущем мобильности при Korea Institute of Science and Technology разработала инновационный подход для создания экологически чистых полимеров с автономными функциональными возможностями.
Новый материал основывается на молекуле с пентагональной структурой, которая свободно преобразуется между мономерами и полимерами за счёт динамических ковалентных обменных реакций. Такие реакции активируются под воздействием тепла, света и механических сил, что позволяет настраивать механические свойства от гибкости резинки до жесткости стекла.
Полимер демонстрирует возможность обнаружения повреждений за счёт флуоресценции в зонах дефектов и самовосстанавливается при воздействии тепла и света. Помимо этого, он динамично изменяет свои тепловые, механические и оптические свойства в ответ на внешние стимулы.
Материал легко деполимеризуется обратно до мономеров, даже при смешении с обычными пластиками, что позволяет регенерировать полимеры с сохранением первоначальных свойств. Этот подход снижает затраты на сортировку смешанных пластиковых отходов и способствует развитию устойчивых технологий.
Как защитное покрытие он показывает твердость до трёх раз выше и модуль упругости более чем в два раза превосходящими показатели традиционных эпоксидных покрытий. Воздействие ультрафиолета усиливает молекулярные взаимодействия, фиксируя заданную форму и открывая применение в умной одежде, носимых устройствах и робототехнике.
Экономическая эффективность разработки проявляется в существенном снижении затрат на переработку пластмасс и минимизации негативного воздействия на окружающую среду за счёт использования материалов, не требующих сложной сортировки и обработки.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Functional Materials, что подчёркивает высокую научную и практическую значимость данной разработки для индустрии экологически чистых материалов.
«Это исследование представляет собой новый подход к разработке материалов с автономными функциональными возможностями, такими как обнаружение повреждений и самовосстановление, при этом преодолевая термические и механические ограничения перерабатываемых пластиков, полученных из мономеров с пентагональной структурой. Мы стремимся стать пионерами в сфере экологически чистых функциональных покрытий, которые требуют минимального обслуживания и не образуют отходов», – заявил доктор Тэ Ан Ким.
