Пластик для многократной переработки

29.04.2018

Американские химики синтезировали полимерный материал, по своим механическим свойствам и термической устойчивости не уступающий современным пластмассам. Его преимущество в том, что этот материал можно контролируемо перерабатывать, разбирая обратно на отдельные мономеры. Полученные при этом мономеры годятся для новой полимеризации, за счет чего такой материал можно использовать многократно.

Одно из основных достоинств современных пластмасс - их долговечность и устойчивость по отношению к внешним механическим нагрузкам и небольшим изменениям температуры. Однако тот факт, что у пластика со временем практически не меняются химические и механические свойства, имеет очевидные отрицательные последствия.

Именно из-за устойчивости пластик практически невозможно переработать, в результате чего он постепенно загрязняет планету, накапливается в океане и вмешивается в жизнь морских экосистем. Поэтому важной задачей современной химии является поиск таких полимерных материалов, которые с одной стороны обладают нужными физическими свойствами, а с другой - могут быть легко переработаны, после чего их можно будет использовать повторно.

Американские химики из Университета штата Колорадо под руководством Юджина Чена (Eugene Y.-X. Chen) синтезировали новый тип полимерного материала, который обладает физическими свойствами - плотностью, упругостью и термической устойчивостью - на уровне современных пластмасс и при этом может быть многократно использован за счет цикла реакций полимеризации и обратной деполимеризации. Мономером этого соединения стала молекула на основе гамма-бутиролактона, в которой два из атомов углерода дополнительно связаны в циклическую структуру в транс-конформации. Получить такой мономер можно довольно легко и в больших количествах с помощью двухстадийного синтеза из доступных в продаже реактивов.

Последующая полимеризация мономера происходит тоже довольно легко: при комнатной температуре с использованием совсем небольшого количества катализатора (не более одного мольного процента) и всего за несколько минут. При этом можно использовать два различных типа катализатора. В зависимости от выбора одного из них будет образовываться один из двух типов полимеров: с линейной или циклической структурой. Средняя молекулярная масса линейных полимеров составила от 0,5 до 1 мегадальтона, а циклических полимеров - около 80 килодальтон.

По всем своим характеристикам - молекулярной массе, термической устойчивости и механическим свойствам оба типа полимера оказались очень близки к используемым сейчас видам пластика (при этом каждый из полимеров может существовать в двух хиральных конформациях, однако наилучшими свойствами обладала рацемическая смесь двух энантиомеров). Так, температура плавления рацематов как циклического, так и линейного полимера составила около 190 градусов Цельсия, температура стеклования - около 50 градусов Цельсия, а модуль упругости - около 2,7 гигапаскаля, что сравнимо с показателями современных пластиковых материалов, например, биоразлагаемого полилактида.

Основным достоинством синтезированного полимера ученые называют возможность его многократной переработки с помощью деполимеризации, которую можно проводить либо с помощью термолиза при температурах выше 300 градусов Цельсия, либо при более умеренных температурах (около 120 градусов Цельсия) в присутствии хлорида цинка ZnCl2. Выход реакций разложения составил около 97 процентов. Образованные при деполимеризации мономеры по своим свойствам не отличаются от начального состояния, и их можно снова использовать для получения нужного полимерного материала.

<< Назад: Новые светодиоды серии LM281D+ от Samsung 29.04.2018

>> Вперед: Разработан прозрачный и бесшумный роботизированный угорь 28.04.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Робот LG CLOiD 06.01.2026

LG представила своего нового работа CLOiD. Его возможности выходят за рамки простого выполнения команд - он способен адаптироваться к образу жизни владельца и управлять подключенными бытовыми приборами. LG CLOiD объединяет два ключевых направления корейской компании: платформу роботизированной помощи LG Q9 и экосистему умного дома LG ThinQ. На демонстрации робот показал, что умеет готовить завтрак: доставать молоко из холодильника, помещать круассан в духовку и выполнять другие кулинарные задачи. Кроме того, CLOiD может самостоятельно запускать стирку, после сушки складывать одежду и раскладывать ее по шкафу. Таким образом, робот подстраивается под повседневные привычки хозяев и может управлять всеми совместимыми устройствами, подключенными к сети. Конструкция LG CLOiD специально адаптирована для работы в жилых помещениях. Основной блок робота соединен с телом, оснащенным двумя шарнирными руками-манипуляторами, а базируется он на колесной платформе с функцией автономной навигации ...>>

Твердотельные батареи без потерь от замерзания ионов 05.01.2026

Энергетика и электроника сегодня все больше зависят от надежных и безопасных источников энергии. Твердотельные батареи рассматриваются как ключ к следующему этапу развития портативных и стационарных устройств, однако традиционные подходы сталкиваются с фундаментальной проблемой: при затвердевании электролита движение ионов замедляется или полностью останавливается. Новое исследование ученых из Оксфордского университета и их партнеров может изменить это представление и открыть путь к созданию безопасных и эффективных твердых аккумуляторов. В своей работе исследователи разработали новый класс органических электролитов, которые сохраняют высокую ионную проводимость независимо от состояния - жидкого, жидкокристаллического или твердого. Такие материалы получили название "электролиты, независимые от состояния" (state-independent electrolytes, SIE). Аспирантка Джульетт Барклай, первый автор исследования, отмечает, что это доказывает возможность проектировать органические молекулы так, чтоб ...>>

Здоровье сосудов определяет работу мозга 05.01.2026

С возрастом все большее значение для качества жизни начинает играть сохранность когнитивных функций - памяти, внимания и способности к мышлению. Современная медицина все чаще рассматривает заболевания мозга не изолированно, а в тесной связи с состоянием сердечно-сосудистой системы. Одним из ключевых факторов, влияющих на здоровье мозга в долгосрочной перспективе, ученые называют артериальное давление, особенно если его повышение начинается в среднем возрасте. Американские медики подробно проанализировали отдаленные последствия хронически повышенного давления. Краткое изложение работы было опубликовано Американской кардиологической ассоциацией. Исследование посвящено тому, как гипертония влияет на риск развития когнитивных заболеваний и нейродегенеративных состояний в зрелом и пожилом возрасте. Авторы пришли к выводу, что высокое артериальное давление является одним из основных факторов риска когнитивных нарушений, связанных с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Оно существенно по ...>>

Кимчи повышает защиту организма 04.01.2026

Интерес к ферментированным продуктам в последние годы заметно вырос, и ученые все чаще рассматривают их не только как часть национальной кухни, но и как фактор, способный влиять на здоровье человека. Особое внимание привлекает кимчи - традиционное корейское блюдо, давно считающееся полезным, но лишь недавно получившее серьезное научное подтверждение своих свойств. Новое клиническое исследование показало, что кимчи может не только усиливать иммунную защиту, но и предотвращать ее чрезмерную активацию, что особенно важно для поддержания иммунного баланса. Результаты работы были представлены World Institute of Kimchi - государственным научным учреждением, действующим под эгидой Министерства науки и ИКТ Южной Кореи. Исследование стало первым в мире, в котором влияние кимчи на иммунную систему человека анализировалось на уровне отдельных клеток. Такой подход позволил выйти за рамки общих показателей крови и рассмотреть, как именно меняется поведение различных иммунных клеток. В клиниче ...>>

Случайная новость из Архива Беруши в нос для желающих похудеть 04.06.2018 Израильские медики из больницы Хашарон в Петах-Тиква создали приспособление, которое помогает человеку похудеть, лишая его способности чувствовать запахи пищи. Эксперименты показали, что если человек не ощущает запахов, это лишает его тяги к сладкому. По данным ВОЗ, в мире, начиная с 80-х годов прошлого века, наблюдается глобальная эпидемия ожирения. В прошлом году каждый третий житель Земли, в общей сложности 1,9 миллиарда человек, страдал от лишнего веса, при этом примерно 15% - от тяжелых форм ожирения. Как отметили в организации, 47 процентов болезней - например, проблемы с сердцем, диабет и рак, - связаны с ожирением. В последние годы ученые начали все чаще говорить о том, что ожирение и хронические воспалительные процессы взаимосвязаны. Появление лишних килограммов приводит к развитию очагов воспаления в организме, что, в свою очередь, способствует еще большему набору массы тела. Биологи выяснили, что вещества, подавляющие воспаления, такие как капсаицин - главный компонент жгучего вкуса перца, - оказались эффективными лекарствами от ожирения. Многие подобные молекулы сегодня проходят клинические и доклинические испытания. Дикер и его коллеги предлагают более простое решение для проблем с лишним весом. Анализируя распространенность ожирения среди разных групп населения, ученые обратили внимание на то, что люди в возрасте 50 лет и старше гораздо реже страдают от ожирения, чем представители возрастной группы до 50, несмотря на схожую диету и жизненные привычки. Примерно в этом возрасте обоняние человека начинает постепенно ухудшаться, что может влиять на то, насколько аппетитной ему кажется дополнительная порция еды. Ученые проверили эту идею, изготовив несколько своеобразных "затычек" из силикона, пропускавших воздух, но мешавших запахам свободно проникать в нос их обладателя. Их работу они протестировали на группе из шести дюжин добровольцев, половина из которых получала фиктивные капли для носа, якобы помогавшие похудеть. Перед началом эксперимента ученые измерили обычное количество пищи, которое употребляли их подопечные, и попросили их уменьшить суточную сумму калорий примерно на 500 единиц. Каждые несколько недель исследователи собирали добровольцев и замеряли уровень жиров, инсулина и других важных молекул в их крови и отмечали прогресс на пути к избавлению от лишнего веса. Как показали эти наблюдения, подобные затычки действительно помогали испытуемым избавиться от лишнего веса и поменять свою диету - в среднем их вес уменьшился на восемь процентов за несколько месяцев эксперимента, что примерно в два раза больше, чем у представителей контрольной группы. Аналогичным образом снизилась концентрация инсулина в крови, артериальное давление и тяга к сладкому.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026