Credito:Pixabay/CC0 di dominio pubblico
Un gruppo di ricerca guidato dal ricercatore senior Jianwei Li presso il MediCity Research Laboratory ha esplorato un nuovo tipo di materiali chiamati plastica supramolecolare che sostituirebbe la plastica polimerica convenzionale con un materiale più ecologico che promuove lo sviluppo sostenibile. Le proprietà meccaniche della plastica supramolecolare creata dai ricercatori utilizzando la separazione di fase liquido-liquido erano paragonabili ai polimeri convenzionali, ma la nuova plastica si decompone molto più facilmente e sarebbe più facile da riutilizzare.
La plastica è uno dei materiali moderni più importanti ed è stata integrata in tutti gli aspetti della vita umana dopo un secolo di sviluppo. Tuttavia, le tradizionali plastiche polimeriche si degradano e si rigenerano scarsamente in natura e sono diventate una delle maggiori minacce alla sopravvivenza umana. Questa situazione è il risultato della forte forza intrinseca dei legami covalenti che legano i monomeri per la formazione di polimeri.
Per affrontare la sfida, gli scienziati hanno suggerito di creare polimeri collegati da legami non covalenti che non sono potenti quanto i legami covalenti. Sfortunatamente, l'interazione più debole di solito non è abbastanza forte da tenere insieme le molecole in materiali con dimensioni macroscopiche, il che impedisce l'applicazione pratica di materiali non covalenti.
Il gruppo di ricerca Jianwei Li dell'Università di Turku, in Finlandia, ha scoperto che un concetto fisico chiamato separazione di fase liquido-liquido (LLPS) potrebbe sequestrare e concentrare i soluti, rafforzando la forza di legame tra le molecole e guidando la formazione di materiali macroscopici. La proprietà meccanica del materiale risultante era paragonabile ai polimeri convenzionali. Inoltre, una volta che il materiale era stato frantumato, i frammenti potevano essere riuniti e autoripararsi all'istante. Inoltre, il materiale era un adesivo quando venivano incapsulate quantità sature di acqua. Ad esempio, i provini giunti in acciaio potrebbero sostenere un peso di 16 kg per oltre un mese.
Infine, grazie alla natura dinamica e reversibile delle interazioni non covalenti, il materiale era degradabile e altamente riciclabile.
"Paragonabili alle plastiche convenzionali, le nostre nuove plastiche supramolecolari sono più intelligenti in quanto non solo conservano le forti proprietà meccaniche, ma conservano anche proprietà dinamiche e reversibili che hanno reso il materiale autoriparabile e riutilizzabile", spiega il ricercatore post-dottorato Dr. Jingjing Yu.
"Una delle piccole molecole che hanno prodotto la plastica supramolecolare è stata precedentemente esclusa da un complesso sistema chimico. Ha formato materiali idrogel intelligenti con cationi metallici di magnesio. Questa volta, siamo molto entusiasti di insegnare a questa vecchia molecola nuovi trucchi con LLPS", afferma il Principal Investigator del laboratorio, il Dr. Jianwei Li.
"Prove emergenti hanno dimostrato che LLPS potrebbe essere un processo significativo durante la formazione di compartimenti cellulari. Ora, abbiamo avanzato questo fenomeno di ispirazione biologica e fisica per affrontare la grande sfida per il nostro ambiente. Credo che verranno esplorati materiali più interessanti con il processo LLPS nel prossimo futuro", afferma Li.
Lo studio è stato pubblicato su Angewandte Chemie . + Esplora ulteriormente
