راه‌حل آلودگی پلاستیکی: دانشمندان جایگزین سبز پلاستیک توسعه دادند
زمانی به عنوان یک ماده معجزه‌آسا جشن گرفته می‌شد، پلاستیک به یک مشکل جهانی تبدیل شده است. با افزایش ضایعات پلاستیکی، جستجو برای جایگزین‌های پایدار ضروری است.
محققان دانشگاه وارویک اکنون یک راه‌حل سبز و جدید توسعه داده‌اند.
این تیم در حال بررسی یک کلاس جدید از مواد به نام اوتکتیک‌های آلی است — مخلوط‌هایی از مولکول‌های آلی کوچک که مانند پلاستیک رفتار می‌کنند اما بسیار پایدارتر هستند.
این مواد به عنوان جایگزین‌های بالقوه برای پلیمرهای سنتی در طیف گسترده‌ای از کاربردها نشان داده شده‌اند. علاوه بر این، این مواد پایدار و قابل پردازش هستند.
مطالعه قابلیت سازگاری مواد اوتکتیک مولکول کوچک را با ایجاد زیورآلات از طریق شیشه‌دمی، لوگوها از طریق قالب‌گیری، فیلم‌ها از طریق ریخته‌گری، و الیاف از طریق کشیدن به نمایش گذاشت.
مواد آب‌گریز
تیم به صورت سیستماتیک مولکول‌های آلی کوچک و آب‌گریز را ترکیب کرده و از ویژگی‌های استثنایی سیستم‌های اوتکتیک حاصل شگفت‌زده شدند.
محققان موفق شدند با مخلوط کردن مواد بلوری یک سری مایعات و شیشه‌های اوتکتیک آب‌گریز ایجاد کنند.
«با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته مانند کالری‌متر اسکن تفاضلی (DSC) و طیف‌سنجی UV-vis، ترکیبات اوتکتیک به طور دقیق تعیین شدند،» بیانیه مطبوعاتی ذکر کرد.
«تحلیل با استفاده از مدل رگرسیون حداقل مربعات جزئی آموزش‌دیده اصلاح شد تا دقت در شناسایی ترکیبات بهینه مواد را تضمین کند،» اضافه کرد.
تیم تأکید می‌کند که یکی از موانع اصلی در توسعه جایگزین‌های پایدار پلاستیک، تضمین دوام طولانی‌مدت است.
آنها این چالش را با تجزیه و تحلیل دقیق X-ray diffraction (PXRD) پودرهای بدون شکل (آمورف) طی ۱۴ ماه مواجه شده و مقاومت آنها در برابر تبلور را تأیید کردند که عامل حیاتی در حفظ یکپارچگی محصول است.
«این دوام برای اطمینان از یکپارچگی محصولات در طول دوره نگهداری آنها حیاتی است،» نویسندگان در بیانیه مطبوعاتی ذکر کردند.
کاربردهای متنوع
برای تکمیل آزمایش‌های پایداری خود، محققان پردازش‌پذیری مواد را با بررسی رفتار رئولوژیک آنها سنجیدند. رئولوژی رفتار مواد را در هنگام شکل‌گیری یا قالب‌گیری ارزیابی می‌کند.
جالب اینجاست که تمام مایعات نشان دادند که «شاخص‌شکنندگی کمی» دارند، که نشان‌دهنده مناسبت آنها برای روش‌های مختلف تولید از جمله شیشه‌دمی، کشیدن الیاف، تشکیل فیلم و قالب‌گیری است.
تیم ثابت کرد که این مواد می‌توانند برای استفاده‌های خاص با مخلوط کردن اوتکتیک‌های مختلف یا افزودن پلاستیسایزرها سفارشی شوند.
«برنامه اصلی این بود که یک ماده غیرپلاستیکی برای صنایع فرمولاسیون توسعه دهیم،» گفت استفان بن، محقق اصلی این کار.
شبیه‌سازی‌های کامپیوتری برای بررسی رفتار این مخلوط‌های اوتکتیک در سطح مولکولی استفاده شد.
«این سیستم‌های اوتکتیک مولکول آلی کوچک فرصتی برای توسعه مواد با عملکرد بالا فراهم می‌کنند که می‌توانند جایگزین پلیمرهای سنتی در کاربردهای مختلف شوند»، بن در بیانیه مطبوعاتی ذکر کرد.
برای نمایش کاربردهای عملی این مواد، محققان یک مطالعه رهاسازی کنترل‌شده با استفاده از ترکیب اوتکتیک 4-هیدروکسی‌چالکون و بیفوناوزول انجام دادند. محققان در حال بررسی پتانسیل این ترکیب برای تحویل دارو یا سایر کاربردها بودند
«این مطالعه به عنوان اثبات مفهوم، نشان می‌دهد که اوتکتیک‌ها در کاربردهای مختلف از جمله تحویل دارو و بیشتر از آنها کاربردپذیر هستند،» بیانیه مطبوعاتی نتیجه گرفت.
در آینده، این مواد دوستدار محیط زیست می‌توانند برای بسته‌بندی الکترونیک و حتی تجهیزات پزشکی استفاده شوند.
یافته‌ها در مجله Chemical Science منتشر شده‌اند.
