Các nhà khoa học Nhật Bản đã phát triển một loại nhựa mới bền ở nhiệt độ phòng nhưng có thể dễ dàng phân hủy thành các thành phần cơ bản theo yêu cầu. Trong nước biển, nó bắt đầu phân hủy thành thức ăn cho sinh vật biển, và ngoài ra, nó có thể tự phục hồi và ghi nhớ những hình dạng trong quá khứ.
Nhựa có ở khắp mọi nơi trong thế giới hiện đại của chúng ta, dù tốt hay xấu. Độ dẻo dai của nó khiến nó trở thành vật liệu cực kỳ hữu ích cho mọi thứ, từ đồ gia dụng đến phụ tùng xe cộ, nhưng độ dẻo dai tương tự khiến nó khó phân hủy để tái chế hoặc thải bỏ.
Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại Đại học Tokyo đã phát triển một loại vật liệu nhựa mới có thể phân hủy dễ dàng hơn trong các nhà máy tái chế hoặc trong tự nhiên. Nó được làm từ một loại nhựa gọi là nhựa epoxy vitrimer, bền ở nhiệt độ phòng nhưng có thể được định hình lại và đúc bằng một chút nhiệt bổ sung. Thông thường, vitrimer rất giòn nhưng nhóm nghiên cứu đã cải tiến công thức bằng cách thêm một phân tử gọi là polyrotaxane.
Kết quả cuối cùng là họ tạo ra một loại nhựa mới có tên là VPR, có nhiều ưu điểm vượt trội so với các vật liệu tương tự. Sau khi bị dao mổ làm xước, nó có thể tự vá lại hoàn toàn sau khi được làm nóng đến 150 ° C (302 ° F) chỉ trong 60 giây. Khi nó được đúc thành hình con hạc, sau đó được làm phẳng, nó có thể tự gập lại thành hình con hạc bằng cách nung nóng. Nó thực hiện tất cả những điều này nhanh hơn nhiều so với những loại khác.
VPR cũng có thể bị hỏng dễ dàng hơn – nhưng chỉ khi nó không còn cần thiết nữa. Tác dụng nhiệt cùng với một dung môi cụ thể sẽ phá vỡ các liên kết phân tử của nó và chỉ để lại các thành phần thô, sẵn sàng chế tạo thành một thứ mới. Ngay cả khi nó bị thải ra môi trường, nó vẫn ít gây ra vấn đề hơn so với các loại nhựa khác, điều mà nhóm đã chứng minh bằng cách ngâm nó trong nước biển trong 30 ngày. Nhóm nghiên cứu cho biết, vào thời điểm đó, nó phân hủy sinh học 25% và giải phóng các phân tử chủ yếu là thức ăn cho sinh vật biển.
Shota Ando, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “VPR có khả năng chống vỡ cao gấp 5 lần so với vitrimer nhựa epoxy thông thường”. “Nó cũng tự sửa chữa nhanh gấp 15 lần, có thể khôi phục hình dạng đã ghi nhớ ban đầu nhanh gấp đôi và có thể tái chế về mặt hóa học nhanh gấp 10 lần so với vitrimer thông thường. Nó thậm chí còn phân hủy sinh học một cách an toàn trong môi trường biển, đây là điều mới đối với vật liệu này.”
Nhóm nghiên cứu cho biết vật liệu này có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau mà các loại nhựa khác đã sử dụng.
Ando cho biết: “Chỉ để đưa ra một số ví dụ, vật liệu cơ sở hạ tầng cho đường và cầu thường được làm từ nhựa epoxy trộn với các hợp chất như bê tông và carbon”. “Bằng cách sử dụng VPR, những thứ này sẽ dễ bảo trì hơn vì chúng sẽ bền hơn và có thể chữa lành bằng nhiệt. Không giống như nhựa epoxy thông thường, vật liệu mới này cứng nhưng có khả năng co giãn, do đó, nó cũng có thể được kỳ vọng sẽ liên kết chặt chẽ các vật liệu có độ cứng và độ giãn dài khác nhau, chẳng hạn như cần thiết cho sản xuất xe.”