Rác thải nhựa polyethylene - nguyên liệu cho vải dệt may tương lai

Tính đặc trưng của polyethylene là không thấm nước và bay hơi nước trên bề mặt. Đặc tính này là yếu tố chính cản trở việc sử dụng polyethylene như nguyên liệu cho vải dệt để may mặc.

Vải dệt từ nhựa tổng hợp Polyethylene.

Mỗi nguyên tử polyethylene kết nối với 2 nguyên tử hydro. Cấu trúc đơn giản, lặp đi lặp lại tạo thành một kiến ​​trúc bền vững như teflon, đẩy nước và các phân tử khác.

Phó Tiến sĩ Vật lý và Toán học Svetlana Boriskina, lãnh đạo nhóm nghiên cứu tại Khoa Cơ khí của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cho biết, polyethylene có thể giữ cho cơ thể mát mẻ, nhưng sẽ không hấp thụ mồ hôi vì không ưa nước, do đó sẽ không có chức năng như vải dệt.

Nhóm nghiên cứu bắt đầu với polyethylene dạng bột thô, sử dụng thiết bị sản xuất sợi dệt tiêu chuẩn để nấu chảy và đùn polyethylene thành những sợi mỏng và dài.

Các nhà khoa học MIT phát hiện được, quá trình ép đùn này làm oxy hóa nhẹ vật liệu, thay đổi năng lượng bề mặt của sợi, khiến sợi polyethylene thấm nước yếu và có thể hấp thụ các phân tử nước lên bề mặt.

Nhóm khoa học đã sử dụng một máy đùn ép tiêu chuẩn thứ hai để bó nhiều sợi polyethylene tạo thành sợi dệt thông thường. Phát hiện thứ hai của các nhà khoa học là, trong một chùm sợi, khoảng không giữa các sợi nhỏ tạo thành những mao dẫn, qua đó các phân tử nước bị hấp thụ thụ động sau khi bám dính vào bề mặt sợi nhỏ.

Để tối ưu hóa khả năng của sợi bện này, nhóm nghiên cứu mô hình hóa những đặc tính của sợi và nhận thấy rằng, những sợi có đường kính nhất định, sắp xếp theo các hướng cụ thể trong suốt sợi, làm tăng khả năng thấm nước của sợi. Căn cứ vào kết quả nghiên cứu, nhóm nhà khoa học chế tạo được sợi polyethylene với cách sắp xếp và kích thước sợi nhỏ tối ưu, sau đó sử dụng máy dệt công nghiệp dệt sợi thành vải.

Trong mọi thử nghiệm, vải polyethylene thấm nước và làm khô, bay hơi nhanh hơn các loại vải thông thường khác. Kết quả cũng cho thấy, vải polyethylene mất đi một phần khả năng hút nước khi nhúng nước nhiều lần, nhưng chỉ cần vò sát hoặc tiếp xúc với ánh sáng cực tím, vật liệu ưa nước trở lại.

Nhóm khoa học cũng tích hợp được màu sắc vào các loại vải polyetylen, khác hoàn toàn so với vải thông thường do các phân tử vật liệu không liên kết với các phần tử khác như mực và thuốc nhuộm truyền thống. Nhóm nghiên cứu thêm các hạt màu vào polyethylene dạng bột trước khi đùn vật liệu này sợi, các hạt nằm bên trong sợi tạo màu cho vải.

Đây là phương thức tạo màu khô hoàn toàn và cuối vòng đời sử dụng, vải polyethylene có thể được nấu chảy, quay ly tâm và thu hồi lại hạt màu để tái sử dụng.

Phó Tiến sĩ Svetlana Boriskina nói: "Quy trình sản xuất vải polyethylene cho dấu chân sinh thái rất nhỏ nếu so sánh với quy trình sản xuất các loại vải khác, đòi hỏi ít năng lượng. Tổng hợp polyethylene thô ít khí nhà kính và nhiệt thải hơn so với tổng hợp vật liệu dệt thông thường như polyester hoặc nilon. Bông cũng cần nhiều đất, phân bón và nước để phát triển và xử lý bằng nhiều hóa chất độc hại.

Vải polyethylene có tác động môi trường nhỏ hơn, vì cần ít năng lượng hơn để giặt và làm khô vật liệu so với bông và các loại vải dệt khác. Nhóm khoa học tin tưởng rằng, trong tương lai, vải polyethylene có thể được may quần áo thể thao nhẹ, làm mát thụ động, trang phục quân đội và nhiều loại sản phẩm lớn như mành rèm.

Vải được làm từ polyethylene có thể tạo động lực thúc đẩy tái chế túi nhựa và những sản phẩm polyethylene khác thành hàng dệt may, tăng tính bền vững của vật liệu và giảm gây ô nhiễm môi trường.