Пластик, некогда считавшийся чудодейственным материалом, превратился в глобальное бедствие. Загрязнение пластиком - глобальная проблема. Согласно докладу ЮНЭП, каждый год 19-23 миллиона тонн пластиковых отходов попадают в водные экосистемы, загрязняя озера, реки и моря. Пластиковое загрязнение может изменить среду обитания и природные процессы, снижая способность экосистем адаптироваться к изменению климата, что непосредственно влияет на средства к существованию миллионов людей, возможности производства продуктов питания и социальное благополучие. В связи с ростом количества пластиковых отходов поиск экологически чистых альтернатив ему сегодня становится особенно актуальным.
Как сообщается, исследователи из Университета Уорика на окраине Ковентри, Англия, разработали новое экологичное альтернативное решение. Они изучают новый класс материалов, называемых органической эвтектикой, — смеси небольших органических молекул, которые ведут себя как пластмассы, но являются гораздо более экологичными. Эти материалы обладают потенциалом замены традиционных полимеров в широком спектре применений. Кроме того, материал стабилен и поддается обработке.
Проводившееся в Университете Уорика исследование продемонстрировало адаптивность низкомолекулярных эвтектических материалов при создании предметов с помощью выдувания, формования, пленок с помощью литья и волокон с помощью нанесения рисунка. Команда ученых систематически комбинировала небольшие водоотталкивающие органические молекулы и была поражена исключительными свойствами полученных эвтектических систем. Исследователям удалось создать ряд водоотталкивающих эвтектических жидкостей и стекол путем смешивания кристаллических веществ.
“С использованием передовых методов, таких как дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) и УФ-спектроскопия, были точно определены составы эвтектик”, - говорится в пресс-релизе Университета Уорика. “Анализ был усовершенствован с использованием обученной модели регрессии методом наименьших квадратов, что обеспечивает точность определения оптимальных сочетаний материалов”, - подчеркивают исследователи.
Команда указывает, что основным препятствием на пути разработки экологически чистых заменителей пластмасс является гарантия их долговечности. Они решили эту задачу, подвергнув аморфные (бесформенные) материалы тщательному рентгеноструктурному анализу в течение 14 месяцев. Это подтвердило их устойчивость к кристаллизации, что является важным фактором сохранения целостности продукта. “Такая долговечность имеет решающее значение для сохранения целостности продуктов на протяжении всего срока их хранения”, - отмечают авторы в заявлении для прессы.
В дополнение к тестам на стабильность исследователи изучили технологичность материалов, их реологические свойства (реология определяет, как материал ведет себя при формовании). Все жидкости продемонстрировали “низкие показатели хрупкости”, что указывает на их пригодность для широкого спектра производственных процессов, включая выдувание стекла, вытягивание волокон, пленкообразование и формование. Команда доказала, что эти материалы можно адаптировать для конкретных целей, смешивая различные эвтектические вещества или добавляя пластификаторы.
“Первоначально планировалось разработать концептуальный материал, который не был бы пластичным, для производства изделий”, - сказал Стефан Бон, ведущий исследователь работы. Для изучения поведения этих эвтектических смесей на молекулярном уровне было использовано компьютерное моделирование. “Эти низкомолекулярные органические эвтектические системы открывают возможность для дальнейшей разработки высокоэффективных материалов, которые могут заменить обычные полимеры в различных областях применения”, - говорит в пресс-релизе Стефан Бон.
Чтобы продемонстрировать практическое применение этих материалов, исследователи провели исследование с контролируемым высвобождением эвтектической смеси 4-гидроксихалкона и бифоназола. Исследователи изучали потенциал этой комбинации для доставки в такой упаковке лекарств или других применений. В этой связи исследователи указывают, что в будущем эти экологически чистые материалы могут быть использованы для упаковки электроники и даже медицинских устройств.
Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Science.
