Новый вид пластика на основе целлюлозы меняет правила игры
Пластмассы — один из крупнейших источников загрязнения на Земле, который сохраняется в окружающей среде годами. Однако новый тип блестящего пластика на основе целлюлозы, описанный в ACS Nano, может изменить эту ситуацию. Добавив в полимер на основе целлюлозы лимонную кислоту и чернила каракатицы, исследователи создали различные виды структурно окрашенных пластиков, которые по прочности сопоставимы с традиционными пластмассами, но изготовлены из натуральных биоразлагаемых ингредиентов и легко поддаются переработке с помощью воды.
Как это работает?
Многие пластмассы окрашивают с помощью специальных красителей, что затрудняет их переработку обычными методами. Со временем красители могут выцветать или вымываться в окружающую среду, создавая угрозу для дикой природы. Одним из способов сделать красители практически ненужными может стать явление, называемое структурным цветом. Это происходит, когда крошечные структуры в материале отражают определённые длины волн света, а не молекулы красителя или пигмента. Структурный цвет придаёт перьям павлина и крыльям бабочек их яркие оттенки и ослепительный блеск, но некоторые синтетические полимеры также могут демонстрировать структурный цвет.
Гидрокисипропилцеллюлоза (HPC)
Гидрокисипропилцеллюлоза (HPC), производная целлюлозы, часто используемая в пищевых продуктах и фармацевтике, является одним из примеров материала, который может демонстрировать структурный цвет. В жидком виде она сияет радужными тонами, но её химические свойства исторически затрудняли превращение в твёрдый пластик. Исследователи Лэй Хоу, Пэйи Ву и их коллеги хотели выяснить, смогут ли они точно настроить химию HPC для создания ярких, структурно окрашенных пластиков, которые работали бы так же хорошо, как существующие пластмассы на основе нефти, и были бы экологически чистыми.
Процесс создания
Исследователи добавили в полимер HPC лимонную кислоту, порошок чернил каракатицы и воду, что сформировало дополнительные водородные связи внутри полимера, создавая прочный материал при высыхании на воздухе при комнатной температуре. Окончательный оттенок высушенного материала зависел от количества лимонной кислоты, поэтому исследователи смогли создать синие, зелёные, оранжевые и красные версии. Интенсивность окончательного цвета зависела от количества присутствующего порошка чернил каракатицы.
Затем они напечатали эту жидкую формулу на 3D-принтере в различных формах, которые были отлиты в небольшие структуры, сформированы в тонкую плёнку и аккуратно сложены в виде вертушек и бумажных журавликов оригами.
Поскольку пластмассы растворялись в воде, исходный пластик на основе HPC можно было повторно формировать в новые формы после повторного высушивания. Переработанный пластик имел механические свойства, которые были сопоставимы или превосходили свойства большинства коммерческих, недавно изготовленных пластмасс.
Исследователи говорят, что эта работа представляет собой эффективную стратегию разработки следующего поколения устойчивых пластиков без красителей.
Предоставлено:
American Chemical Society
[American Chemical Society](https://www.acs.org/)