Produktion af genanvendeligt plastik et skridt nærmere

En nyligt opdaget gruppe af genanvendelig plast ser ud til at være et lovende alternativ til den hårde plast, der er svær at genanvende. Imidlertid, vi ser endnu ikke disse såkaldte vitrimerer brugt i produkter, fordi de er svære at forarbejde. Forskere ved Eindhoven University of Technology opdagede, at bearbejdeligheden af ​​denne nye form for plast ikke kun påvirkes af temperaturen, men også af densiteten. Sådanne indsigter bør føre til, blandt andet, til genanvendelige dashboards til bilindustrien. Disse resultater blev offentliggjort i går i tidsskriftet PNAS .

Plast er kendt for at være svært at genbruge og derfor meget miljøvenligt. Imidlertid, det drejer sig hovedsageligt om såkaldt hård plast, eller termohærder, såsom billardkugler eller instrumentbrættet i din bil. En anden gruppe af plastik, termoplast, som industrien bruger til at lave folie, kaffekopper eller legetøj, er meget let at genbruge, men desværre også en del mindre stærk. I 2011 en ny gruppe plastik blev udviklet, de såkaldte vitrimerer, som er lige så stærke som hård plast og er genanvendelige. I 2015 opdageren af ​​materialet blev udråbt til europæisk opfinder af den europæiske patentmyndighed (EPO).

Mystisk materiale

Uanset hvor lovende, Vitrimere polymerer er stadig langt fra kommerciel anvendelse. For at komme til dette stadie, producenter skal vide, hvordan man giver materialet de ønskede egenskaber, så det kan bruges i produkter. Videnskabsmænd, imidlertid, er stadig stort set i tvivl om, hvordan materialet præcist fungerer.

TU/e-fysiker Liesbeth Janssen, Ph.D. studerende Simone Ciarella og BSc-studerende Rutger Biezemans præsenterer nu en computermodel, der viser, hvordan temperatur og tæthed påvirker de vitrimere polymerer. Janssen:"Nu hvor vi har en bedre forståelse af den fysiske sammensætning af materialet, vi håber at producere ægte genanvendelig plast til industrien i et opfølgende projekt."

Skrøbelighed bestemmer genanvendelighed

Deres model viser, at vitrimerernes skrøbelighed er afgørende for deres bearbejdelighed på fabrikken. Ciarella:"Skørelighed er den hastighed, hvormed et materiale ændrer sig fra et fast stof til et flydende (smeltende) og omvendt (størkner). Jo lavere skrøbelighedsværdi, jo nemmere plastikken er at behandle og dermed bedre kan materialet genbruges."

Ud over at forstå og forudsige, hvilken slags indflydelse denne skrøbelighed har, Liesbeth Janssen og hendes kolleger var endda i stand til at tune plastikkens skrøbelighed. Det ser ud til, at skrøbeligheden kan ændres ved at justere materialets tæthed. På denne måde i fremtiden vil producenten være i stand til at indstille præcis den ønskede adfærd.

Åbning og lukning af forbindelser

For at forklare effekten, vi skal zoome ind på de fysiske egenskaber af alle tre plasttyper. Plast består af meget lange tråde, også kaldet polymerer. Termokander er så stærke på grund af de mange forbindelser mellem disse tråde. Og det forklarer umiddelbart den dårlige genanvendelighed. Opvarmning får disse forbindelser til at bryde irreversibelt. Termoplast har ingen forbindelser, og deformeres derfor let ved at øge temperaturen. Men det gør dem også mindre stærke.

Ciarella:"Det interessante ved vitrimere polymerer er, at de har mange forbindelser, men når de opvarmes, kan disse forbindelser skifte mellem forskellige tråde. Ved stuetemperatur, disse vitrimerer opfører sig derfor lige så stærkt som termohærdende. Men når den opvarmes, de opfører sig som let deformerbare termoplaster, så når disse plastik er smeltet, bevarer de deres kvalitet."