Fremtidens bæredygtige lim klæber ikke fast

For planetens og vores egen krops sundhed, fremtidens plast bør ideelt set slet ikke være fremstillet af plast, men skal stadig kunne fungere som plast. Et særligt vigtigt job, som plast udfører hver dag, er at få ting til at klæbe til forskellige overflader-som den måde, hvor klæbrige dele fungerer på Post-it-sedler, Tape, eller endda plaster. På Boston University, Mark Grinstaff og hans team af forskere, der arbejder på at finde miljøvenlige alternativer til plast, satte sig for at designe et klæbemiddel med klæbende kraft, men ikke udholdenhed - et bionedbrydeligt materiale fremstillet af helt naturligt afledte kemiske komponenter, der nedbrydes efter brug.

"Vi kan erstatte nuværende materialer, der ikke er nedbrydelige, med noget bedre for miljøet og stadig bevare de egenskaber, vi forventer ud fra et ydeevne -synspunkt, "siger Grinstaff, en BU College of Engineering Fremstående professor i translationel forskning, en professor i kemi ved College of Arts &Sciences, og direktør for Grinstaff Group. "Vi kan have begge dele vi skal bare være kloge over, hvordan vi gør det. "

Efter to års eksperimenter, Grinstaffs team afslørede for nylig et alternativt klæbemiddel i et papir, der blev offentliggjort i Naturkommunikation . Teamet siger, at limens formel let kan tilpasses til en bred vifte af industrielle og medicinske applikationer, der nyder godt af klæbrige materialer.

"Vi ville efterligne plastbindene i maling, der får dem til at klæbe til væggen, "forklarer Anjeza Beharaj, der tjente sin ph.d. i organisk kemi, mens han arbejdede i Grinstaffs laboratorium, der primært arbejder med polymerer, store molekylære strukturer, der består af kemisk forbundne materialer.

Selvom polymerer ofte menes at være synonymt med plast, de kan også være fremstillet af naturligt afledte materialer - selv vores DNA betragtes som en polymer. Beharaj og Grinstaff arbejdede sammen med bachelorforsker Ethan McCaslin og William A.Blessing, der for nylig tjente en ph.d. i kemi på BU, at udvikle et klæbende system fremstillet af bionedbrydelige polymerer, der effektivt kan holde sig til alt lige så godt som, hvis ikke bedre end, plastbaserede produkter på markedet i dag.

"Den vigtigste ingrediens er kuldioxid, "Beharaj forklarer. Omkring 20 til 40 procent af det bionedbrydelige klæbemiddel, som har konsistens som honning eller melasse, består af CO ₂ . "Vi har en tendens til at tænke på kulstof som en forurenende gas i atmosfæren, og det kan være, i store mængder. Men hvad der er spændende er, at dette materiale genanvender kuldioxid, der ellers ville gå ind i atmosfæren, og der er et potentiale for olieraffinaderier og produktionsanlæg til at genanvende gassen til miljøvenlige polymerer. Så det er en gevinst for miljøet og en gevinst for forbrugeren, da det potentielt kan sænke vareprisen siden CO ₂ er en billig råvare, " hun siger.

Grinstaff og Beharaj vurderer, at deres lim vil tage et år eller mindre at bryde helt ned i miljøet, i modsætning til plast, der vil forurene lossepladser i tusinder af år. (Overvej et øjeblik, at hver plaster og stykke tape, du nogensinde har smidt, stadig sidder i en skraldespand et sted!)

"Dette repræsenterer gode fremskridt i retning af at gøre produkter grønnere, hvilket burde være en prioritet for det videnskabelige samfund lige nu, "siger McCaslin (CAS'20), der arbejder hen imod en BA/MA i biokemi.

Han og Beharaj arbejdede som beboerassistenter på et BU -kollegium på Bay State Road, blive venner, før de går sammen om at arbejde sammen i Grinstaffs laboratorium.

McCaslin er håbefuld om, at klæbemidlet vil "inspirere flere forskere til at arbejde hen imod et lignende mål om at gøre produkter mere miljøvenlige, " han siger.

Grinstaffs team forestiller sig, at den bionedbrydelige klæbemiddelopløsning kan skræddersys til at passe til de mange behov i nutidens plastlim. Ved at justere forholdet mellem polymerer og CO ₂ i hvert parti klæbemidler, de er i stand til at gøre materialets vedhæftning stærkere, svagere, eller i stand til at reagere på visse slags overflader. Klæbestyrken kan variere fra Scotch tape til permanent trælim, og det kan skræddersyes til at klæbe til metal, glas, træ, Teflon, og endda våde overflader.

De naturligt afledte og bionedbrydelige materialer er også helt sikre at bruge på eller i menneskekroppen, ifølge Beharaj. Klæbemidlerne kan potentielt erstatte metal, der bruges i operationer til at holde knogler sammen, gør nogle kirurgiske procedurer mindre invasive. De kan også bruges på overfladen af ​​huden til at beskytte nedskæringer, skrammer, sår, eller post-kirurgiske snit.

Med så mange muligheder, det næste trin er at finde den bedste måde at bruge og markedsføre limene på.

"Spørgsmålet lige nu er at finde den bedste applikation, og vi starter med at lære, hvad behovene er fra forskellige samfund, "siger Grinstaff." Folk på det kirurgiske område vil have en anden idé end nogen i emballage, men vi kan tage fat på begge markeder. "