فراپلیمر شریف

محققان در دانشکده مهندسی FAMU-FSU به اکتشافات جدیدی در مورد اثرات دما بر پلیمرهای پایدار دست یافته اند. یافته‌های آن‌ها می‌تواند به صنعت در تولید پلاستیک‌هایی که برای محیط زیست بهتر هستند، کمک کند.

Rufina Alamo، پروفسور در دانشکده مهندسی زیست پزشکی و شیمی، می‌گوید: “پلاستیک‌های ساخته شده از نفت، یک منبع تجدیدناپذیر، زمانی که دور انداخته می‌شوند در آب و زمین ما بسیار طولانی مدت باقی می‌مانند.” “ما در حال تحقیق هستیم این که چه طور پلیمرهای پایدار گرم و سرد می‌شوند تا بتوانیم پلاستیک‌های سازگار با محیط زیست بیش‌تری تولید کنیم.”

Alamo و Xiaoshi Zhang، اخیراً این اثر را در مجموعه مقالاتی منتشر کرده اند که بر روی بلورینگی پلیمرهای “سبز” تمرکز دارد.

Alamo گفت: “یک انگیزه جهانی وجود دارد برای تغییر روشی که بیش‌ترین حجم پلاستیک‌ها ساخته می‌شوند.” “شیمی‌دانان و فیزیک‌دانان پلیمر به سختی در حال تلاش جهت تولید مواد جای‌گزین برای پایان دادن به مواد زائد پلاستیکی مشکل‌ساز هستند.”

تعیین دمای مناسب برای فرآورش، کلید تولید مواد بهتر است که به دانشمندان کمک می‌کند پلیمرهای ارزان قیمت ساخته شده از نفت را با پلیمرهای مقرون به صرفه از لحاظ اقتصادی و پایدار جای‌گزین کنند.

Alamo گفت: “چه طور پلیمر ذوب و سرد می‌شود جهت ایجاد شکل دل‌خواه مهم است.” “ما در حال تلاش برای درک پیچیدگی‌های بلورینگی به منطور درک بیش‌تر روند تحول هستیم.”

این تیم در حال مطالعه نوعی پلیمر به نام “پلی‌استال‌های long-spaced” است که در پلاستیک‌ها استفاده می‌شود. در حالی که در یک آزمایشگاه در دانشگاه Konstanz در آلمان سنتز می‌شوند، این پلی‌استال‌های long-spaced که تیم Alamo استفاده کرد از زیست‌مواد پایدار نشأت می‌گیرند. آن‌ها حاوی زنجیره‌های پلی‌اتیلنی هستند که در فواصل کاملاً مساوی با گروه‌های استال پیوند داده شده اند. این ساختار، چقرمگی پلی‌اتیلن با تجزیه‌پذیری هیدرولیتیک گروه استال را ترکیب می‌کند. این نوع پلیمر مستحکم است اما به سادگی با آب نسبت به پلیمرهای مرسوم تجزیه می‌شود.

Alamo گفت: “آنچه ما کشف کردیم این است که این نوع پلیمرها به روش غیر معمول پس از ذوب شدن هنگامی که خنک می‌شوند، بلورینه می‌شوند.”

در طول فرآیند سرمایش، مولکول‌هایی که شبیه رشته‌های پیچیده اسپاگتی از پلاستیک‌های ذوب شده هستند، گره‌زدایی می‌کنند تا بلورها را تشکیل دهند و مسئول چقرمگی مواد نهایی هستند. گروه Alamo نشان داد که بلورینگی پلیمر توسط رخ‌دادهای مولکولی که در مقابل رشد بلور اتفاق می‌افتد، کنترل می‌شود.

محققان دریافتند که هنگامی که به سرعت سرد می‌شوند، این پلی‌استال‌ها چقرمه و بلورین می‌شوند و مولکول‌ها در یک بلور با نام Form I خودآرایی (self-assemble) می‌کنند. هنگامی که به آرامی سرد می‌شوند، این مواد نیز بسیار بلورین هستند، اما بلورهای تشکیل شده خیلی متفاوت هستند و Form II  نامیده می‌شوند. هنگامی که در دمای متوسط سرد می‌شوند، ماده ابداً جامد نمی‌شود. به گفته محققان، این پدیده هرگز در هیچ پلیمر بلورین دیگری مشاهده نشده است.

Alamo گفت: “برای این که بلورها تشکیل شوند، ابتدا نیاز دارد سد انرژی برداشته شود.” “در دماهای پایین، بلورها به راحتی تشکیل می‌شوند. در دماهای بالا، بلورها پایدارتر هستند و در دماهای متوسط، بلورها برای تشکیل شدن رقابت می‌کنند و مواد نمی‌توانند جامد شوند.”

او گفت: “این یک کشف قابل توجه است، زیرا کلید مهمی است برای درک این که چه طور پلاستیک‌هایی که ما استفاده می‌کنیم، جامد می‌شوند.” “ما می‌خواهیم صنعتی را با بهترین روندهای تحول ممکن ارائه دهیم. ما پلاستیک‌های پایداری می‌خواهیم که تاب برندارند یا مشکل جامدسازی ندارند.”

این تحقیق ممکن است روش‌های جدید تولید پلاستیک‌ها را ارائه دهد که برای تولید کردن، مقرون به صرفه‌تر و پایدارتر خواهند بود.

این تحقیق با کمک مالی بنیاد ملی علوم پشتیبانی می‌شود.

لینک خبر: