--Quảng cáo---
--Quảng cáo---

Hóa học polymer biến nhựa gia dụng thành chất kết dính vững chắc, chịu nhiệt và tái chế

THÁI BẰNG - 09:21 15/06/2022

Sử dụng hóa học polymer với liên kết chéo động, các nhà khoa học Mỹ chế tạo thành công nhựa kết dính tái sử dụng từ nhựa gia dụng, có độ bền chắc và độ kết dính cao, chịu nhiệt và tái chế.

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) của Bộ Năng lượng Mỹ, sử dụng hóa học polymer chuyển hóa một loại nhựa gia dụng thông thường thành chất kết dính tái sử dụng, có sự kết hợp giữa độ bền chắc và độ dẻo cao, trở thành một trong những vật liệu kết dính cứng nhất từng được biết đến.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances, về nguyên tắc đã mở ra lộ trình mới, thiết kế chất kết dính bền chắc mới với những tính năng mong muốn, kết hợp thành một vật liệu duy nhất . Công nghệ phù hợp với kết nối chịu tải nặng, chịu được áp lực căng thẳng và nhiệt độ cao đồng thời có được liên kết thuận nghịch với những bề mặt khác nhau như kính, nhôm và thép.

Tomonori Saito, nhà khoa học thuộc ORNL, tác giả công trình nghiên cứu cho biết, những chất kết dính cứng và bền vững rất khó thiết kế vì vật liệu cần sự kết hợp những tính năng cứng và mềm không tương thích với nhau. Các chất kết dính kết cấu như epoxy phần lớn được thiết kế có độ bền chịu lực nhưng thiếu độ dẻo dai, tính chất giúp vật liệu tiêu tán ứng suất khi bị ấn xuống hoặc kéo căng để tránh gãy vớ đột ngột. Thách thức lớn nhất là tăng cường độ dẻo dai trong các vật liệu dẻo mà không phải hy sinh độ bền vững.

Các nhà nghiên cứu đặt mục tiêu tái sử dụng và nâng cao giá trị một loại nhựa nhiệt dẻo hàng hóa, polystyrene-b-poly (ethylene-co-butylene) -b-polystyrene, hoặc SEBS, vật liệu polymer cao su dễ gia công nhưng không được thiết kế để bám dính chắc chắn.

Mục tiêu của nâng cấp là tăng giá trị cho những loại nhựa dân dụng, đang sản xuất với khối lượng lớn cho các ứng dụng thông thường, dùng một lần như hộp đựng thực phẩm, đồ chơi và đồ gia dụng.

Nhóm nghiên cứu thực hiện sửa đổi cấu trúc hóa học của SEBS bằng những liên kết chéo động, khiến vật liệu bền vững hơn, đồng thời tạo ra hướng tái sử dụng cho nhựa ngoài tái chế truyền thống, nâng cao hiệu suất vật liệu cho những ứng dụng mới và chuyên dụng.

Sơ đồ liên kết cộng hóa trị động este boronic với ma trận polymer và hạt nano SiNPs

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học sử dụng các este boronic để kết hợp SEBS với các hạt nano silica (SiNP), một vật liệu độn được sử dụng để tăng cường độ bền vững của các polymer. Sự kết hợp này tạo ra vật liệu tổng hợp boronic ester-SiNP liên kết chéo mới.

Thông thường, các liên kết chéo tạo ra các liên kết vĩnh viễn, không cho chất kết dính bị loại bỏ hoặc tái sử dụng. Nhưng trong nghiên cứu này, các este boronic cho phép liên kết chéo "động" hoặc có thể nghịch đảo, đồng thời là chìa khóa cho độ bám dính rất cao và khả năng tái xử lý của vật liệu mới.

Những hợp chất hóa học độc đáo này có thể tạo ra những liên kết bền vững, có thể hình thành và phá vỡ nhiều lần, tính chất bất thường khiến vật chất trở nên rất quan trọng đối với thiết kế vật liệu bền vững.

Nhóm nghiên cứu đã có một khám phá cơ bản là các este boronic trên SEBS có thể sắp xếp lại các liên kết với các nhóm hydroxyl —oxy và hydro trên SiNP để thích ứng với các đặc tính cho những công việc yêu cầu cao về sự bền vững, sự hình thành các liên kết boronic este có thể đảo ngược tương thích với nhiều loại bề mặt có các nhóm hydroxyl.

Kết quả thử nghiệm cho thấy những liên kết liên kết chéo dịch chuyển bên trong vật liệu tạo ra những đặc tính cụ thể và bám dính vào các bề mặt mạnh đến mức một cm vuông mỏng có thể chịu đựng khoảng 136 kg.

Những thử nghiệm cắt để đo độ dẻo dai hoặc dùng lực để tách vật liệu ra vượt xa tất cả các chất kết dính thương mại, được thử nghiệm trong nghiên cứu.

Vật liệu này rất cứng trong kết dính với thủy tinh, khiến thủy tinh bị vỡ trước khi tách ra khỏi chất kết dính. Phương pháp này cũng tăng cường độ ổn định nhiệt đến hơn 200oC, do đó chất kết dính rất phù hợp với các ứng dụng trong môi trường nhiệt độ cao.

Một đặc tính đáng ngạc nhiên của vật liệu cứng là có thể được tái chế. Chất kết dính hiệu suất cao được thiết kế để tái sử dụng và tái chế. Chất kết dính được sử dụng, sau đó tách ra bằng nhiệt và áp suất và tái sử dụng nhiều lần.

Nhóm nghiên cứu có kế hoạch thương mại hóa công nghệ và đang khám phá liên kết chéo động với những chất độn khác nhau nhằm phát triển chất kết dính cứng, tối ưu hóa cho các bề mặt và với những chức năng liên kết cụ thể.

  • Nền tảng trợ lý ảo hỗ trợ người dân, doanh nghiệp
    Khoa học- Đức Vinh - 13:30 10/06/2022
    Các trợ lý ảo bằng trí thông minh nhân tạo (AI) đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi hai chiều giữa chính quyền với người dân. Theo kế hoạch của Bộ Thông tin và Truyền thông, mục tiêu đặt ra trong năm 2022 là phát triển các nền tảng trợ lý ảo phục vụ các cơ quan nhà nước, phục vụ người dân, doanh nghiệp, khách du lịch và người học.

(0) Bình luận
Nổi bật Khoa học & Đời sống
Khi đàn ông bị “của lạ” khiến “mạt vận”
Đời sống- Đức Vinh - 09:40 12/08/2022
Nhìn cả trong nước và nước ngoài, không ít “sao” và doanh nhân dính vào bê bối tình dục, lạm dụng trẻ vị thành niên hay ồn ào tình ái. Hầu hết họ đều khó có sự nghiệp thăng hoa sau khi bị lộ sự việc. Chỉ vì một phút nông nổi, “ham của lạ” mà nhiều quý ông đã phải đánh đổi cả sự nghiệp, danh vọng, tiền tài, hạnh phúc...
--Quảng cáo---
--Quảng cáo---
--Quảng cáo---
  • Pin nổ, bé 10 tuổi bị tổn thương nặng
    Khỏe- Nhật Hà - 15:40 12/08/2022
    Pin đồ chơi phát nổ khiến các mảnh vỡ bóng đèn văng vào người khiến trẻ bị dị vật găm vào nhiều nơi trên cơ thể.
  • Tổn thương viêm màng não do nang sán
    Khỏe- Khánh Thủy - 15:39 12/08/2022
    Các thầy thuốc Bệnh viện Hữu nghị Việt Nam - Cuba Đồng Hới (Quảng Bình) vừa tiếp nhận và điều trị cho một trường hợp người bệnh bị tổn thương viêm não do nang sán.
  • Klinefelter- hội chứng rối loạn di truyền ở nam giới
    Khỏe- Khánh Thủy - 15:37 12/08/2022
    Klinefelter được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1942, nguyên nhân do thừa một nhiễm sắc thể X, dẫn đến nhiễm sắc thể đột biến XXY (thông thường là XY). Đây là một rối loạn di truyền ở nam giới, cứ khoảng 800-1.000 trẻ nam sinh ra thì có một trẻ mắc hội chứng này. Người mắc bệnh là nam giới thường không thể sinh con.
  • Virus mới phát hiện ở Trung Quốc dễ bùng phát bệnh ở người
    Khỏe- Khánh Thủy - 15:31 12/08/2022
    Henipavirus là mầm bệnh mới nổi, độc lực cao, dễ bùng phát bệnh ở người, tỷ lệ tử vong cao hơn so với Covid-19.
  • Chưa tiêm vắc xin phòng Covid-19 cho trẻ dưới 5 tuổi
    Khỏe- Thúy Nga - 15:27 12/08/2022
    Bộ Y tế đã xây dựng kế hoạch phân bổ vắc xin đến hết năm 2022 và kế hoạch sử dụng vắc xin năm 2023. Hội đồng tư vấn sử dụng vắc xin của Bộ Y tế đã tổ chức họp về việc tiêm vắc xin Covid-19 cho trẻ em dưới 5 tuổi và chưa có khuyến cáo tiêm cho nhóm tuổi này.