Ispirato dalla natura, Gli scienziati cinesi hanno prodotto un analogo sintetico della gomma naturale vulcanizzata. Il loro materiale è altrettanto resistente e durevole dell'originale. Nel diario Angewandte Chemie , rivelano il segreto del loro successo:brevi catene proteiche attaccate alle catene laterali dello scheletro polimerico assicurano un legame fisico stabile e conferiscono al materiale un effetto "auto-rinforzante" sotto sforzo. A differenza delle gomme tradizionali, è molto più facile da riciclare.

La gomma naturale è costituita da una varietà di polimeri elastici che vengono lavorati per l'uso nei pneumatici, l'industria automobilistica, e prodotti come i materassi di gomma. Sebbene alcune gomme sintetiche, i poliisopreni, hanno la stessa struttura della catena principale della gomma naturale, le gomme naturali vulcanizzate sono ancora chiaramente superiori perché sono significativamente più forti e resistenti. La ragione di ciò è un effetto spontaneo "auto-rafforzante", un irrigidimento reversibile del materiale sotto sforzo meccanico. Questo fenomeno è noto come cristallizzazione per deformazione. È noto che speciali componenti polari - proteine ​​e fosfolipidi legati in modo non covalente - alle estremità delle catene polimeriche svolgono un ruolo in questo alto grado di tenacità.

La funzionalizzazione delle estremità delle catene potrebbe essere un mezzo per migliorare le proprietà meccaniche delle gomme sintetiche, ma i metodi sintetici adatti sono stati scarsi. I ricercatori guidati da Yun-Xiang Xu e Guangsu Huang dell'Università di Sichuan a Chengdu, Cina, ora hanno trovato una tecnica. Utilizzando un sistema catalitico già consolidato basato su elementi delle terre rare e speciali, precursori stabilizzati, hanno prodotto con successo catene polimeriche molto lunghe di unità isopreniche con un alto grado di legame cis all'interno della dorsale e un gran numero di catene laterali con gruppi idrossilici polari all'estremità. L'idea era di imitare la gomma naturale attaccando biomolecole a questi gruppi idrossilici per fornire un legame fisico incrociato delle catene polimeriche.

Ispirato all'elevata stabilità e resistenza della seta di ragno, i ricercatori hanno scelto di utilizzare catene polimeriche corte (oligopeptidi) costituite da quattro molecole dell'aminoacido alanina. È noto che tali oligoalanine formano strutture -sheet simili a fisarmonica che costituiscono i componenti duri della seta, conferendogli resistenza e stabilità termica.

Poiché le catene di peptidi e poliisoprene non sono miscibili, le catene peptidiche si aggregano preferenzialmente insieme. Questo effetto si traduce nella reticolazione fisica desiderata delle catene di poliisoprene. La resistenza e la tenacità delle nuove gomme sintetiche aumentano notevolmente senza comprometterne l'elasticità. Inoltre, il materiale dimostra un significativo auto-rinforzo attraverso la cristallizzazione per deformazione. Le sue proprietà corrispondono bene a quelle della gomma naturale vulcanizzata.

Poiché in questo processo non è necessaria la vulcanizzazione convenzionale, la riciclabilità di queste nuove gomme poliisoprene ad alte prestazioni è significativamente migliorata. In questo modo, le grandi quantità di gomma scarsamente riciclabile scaricate nelle discariche o bruciate a caro prezzo per l'ambiente potrebbero ridursi in futuro.