Funciones de los materiales supramoleculares. Cuando los materiales fueron heridos, sanaron en 1 min. Más lejos, cuando se aplica como revestimiento sobre un sustrato de vidrio, el material mostró propiedades de curación extremadamente rápidas, como la piel. La propiedad reciclable puede tratar daños severos que no pueden ser tratados por la propiedad autorreparable. Esto prolonga la vida útil del material. Crédito:Universidad de Osaka
Los plásticos son omnipresentes en la vida moderna; Desafortunadamente, una vez que pierden la función, contaminan el medio ambiente. Ahora, Investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado materiales poliméricos que combinan la autocuración con resistencia y reciclabilidad que podrían extender la vida útil de los plásticos fabricados. minimizando así el problema creciente de los restos desechados.
Los polímeros son sustancias versátiles, compuesto por muchas subunidades moleculares repetidas, con funciones esenciales y diversas en los procesos biológicos y la industria. Desafortunadamente, su durabilidad tiene un doble filo:los residuos plásticos generan basura y pueden contaminar nuestro medio ambiente durante siglos. Aproximadamente 50 kg de plásticos se producen anualmente por cada ser humano; esto se duplica cada década. Para el año 2050, puede haber más plásticos en nuestros océanos que peces. Como los plásticos son indispensables, extender su vida funcional mejorando la durabilidad, la autocuración y la reciclabilidad pueden ayudar a reducir el desperdicio.
Interacciones anfitrión-invitado, una rama fascinante de la química supramolecular, describe complejos moleculares mantenidos en relaciones estructurales únicas por enlaces no covalentes. Estos enlaces físicos permiten el reconocimiento molecular y son ideales para preparar materiales con propiedades rápidamente reversibles.
"Preparamos materiales supramoleculares mezclando polímeros huésped e huésped de β-ciclodextrina acetilada y adamantano, "explica Junsu Park, autor principal. "Comparamos tres métodos de mezcla:fundición convencional, amasado planetario y molienda de bolas. El molino de bolas emplea bolas de circonio en un recipiente de molienda de circonio en una rueda solar que gira excéntricamente en reversa. Las fuerzas de rotación adicionales en las superficies de pulido y la interacción entre el impacto y la fricción provocan una mezcla a nanoescala ".
Esquema de estructuras internas de los materiales y sus funciones. Generalmente, los entrelazamientos de las cadenas poliméricas retardan el reconocimiento molecular efectivo. La mezcla planetaria desenreda los enredos de la cadena para permitir un reconocimiento molecular eficaz. Los materiales exhiben entonces propiedades reciclables y de autocuración extremadamente rápidas. Crédito:Universidad de Osaka
Los investigadores analizaron los polímeros hiriendo, reingreso, como revestimiento de un sustrato de vidrio y después de un molido de bolas repetido. Usando análisis mecánico dinámico, mediciones de propiedades térmicas, mediciones de dispersión de rayos X de ángulo pequeño, y microscopía de barrido láser confocal, etc evaluaron la resistencia al rayado, deformabilidad y resistencia a la tracción.
Los resultados fueron notables. Mezcla planetaria producida eficientemente autocurable y materiales supramoleculares reciclables. Los rayones superficiales desaparecieron en segundos y los fragmentos fracturados se unieron en minutos. Es más, Las propiedades mecánicas se conservaron incluso después de un molido repetido. "El molino de bolas desenreda las cadenas de polímero en los materiales y aumenta su movilidad al tiempo que facilita su reformación, "Park explica." Esto mantiene el número de interacciones anfitrión-huésped, asegurando tanto la autocuración como la tenacidad ".
Aplicación potencial de los materiales supramoleculares. Crédito:Universidad de Osaka
El autor principal Yoshinori Takashima describe el potencial de estos descubrimientos:"Podemos desarrollar materiales resistentes capaces de autorrepararse que conservan estas propiedades incluso cuando se reciclan. Prolongar su vida útil es clave para salvar el medio ambiente, ya que se utilizan cada vez más en la fabricación. Además, , sus propiedades biomiméticas únicas abren vías de aplicación en campos como la piel artificial para prótesis, robots e incluso vehículos ".
