دانشمندان از یک مکانیسم درهم تنیده پلیمری جدید برای تولید فیلم‌های لاتکس سخت و در عین حال بدون افزودنی استفاده می‌کنند.
مواد پلیمری مصنوعی، مانند پلاستیک و لاستیک، در زندگی روزمره ما در همه جا حاضر شده اند. بنابراین، اطمینان از ایمن، بادوام و پایدار بودن آنها ضروری است. این امر به ویژه در مورد فیلم های لاتکس مصنوعی، که به طور گسترده در بسته بندی، زیست پزشکی و الکترونیک استفاده می شود، صادق است.
اما فیلم های لاتکس مصنوعی دقیقا چیست؟ به بیان ساده، آنها نوعی فیلم مبتنی بر نانوذرات هستند که با خشک کردن مخلوطی از نانوذرات پلیمری و آب تولید می‌شوند. با تبخیر حلال، نانوذرات فشرده‌تر می‌شوند تا اینکه در نهایت برهم‌کنش بین زنجیره‌های پلیمری در مرزهای نانوذرات، یک فیلم منسجم ایجاد می‌کند. متاسفانه فیلم های لاتکس تولید شده به این روش ضعیف هستند. در بیشتر موارد، حلال‌ها و پرکننده‌های آلی باید به مخلوط اولیه اضافه شوند تا خواص مکانیکی محصول نهایی بهبود یابد. این مواد افزودنی نه تنها گران هستند بلکه برای محیط زیست نیز مضر هستند.
خوشبختانه، تیمی از محققان ژاپنی به سرپرستی دانشیار دایسوکه سوزوکی از دانشگاه شینشو، اخیراً روشی نوآورانه برای تولید فیلم‌های لاتکس بر پایه نانوذرات الاستیک مقاوم و مقاوم در برابر ترک بدون استفاده از چنین افزودنی‌هایی ابداع کرده‌اند. کار آنها که در 16 ژوئن 2023 به صورت آنلاین در دسترس قرار گرفت و در جلد 39، شماره 26 مجله لانگمویر در 4 ژوئیه 2023 منتشر شد، شامل مشارکت های یوما ساساکی از دانشگاه شینشو و پروفسور توشیکازو تاکاتا از دانشگاه هیروشیما بود.
کلید رویکرد آنها یک ساختار مولکولی جدید به نام روتاکسان بود که شامل دو جزء اصلی است – یک مولکول حلقه مانند و یک مولکول “محور” خطی. مولکول حلقه مانند از طریق مولکول محور عبور می کند، که پس از آن به دلیل شکل انتهای محور، به طور مکانیکی به دام می افتد.
محققان از این مکانیسم به هم پیوسته در روتاکسان با اتصال شیمیایی مولکول حلقه مانند به یک زنجیره پلیمری و مولکول محور به زنجیره دیگر استفاده کردند. سپس، آنها مخلوطی از آب و نانوذرات پلیمری را از طریق فراصوت استاندارد و پلیمریزاسیون بعدی تهیه کردند که به نوبه خود برای تولید فیلم‌های لاتکس استفاده شد. آزمایش‌های کششی انجام‌شده روی این فیلم‌ها نشان داد که استراتژی مبتنی بر روتاکسان منجر به برخی خواص قابل‌توجه می‌شود. سوزوکی توضیح می‌دهد : «برخلاف پلیمرهای الاستیک مبتنی بر نانوذرات معمولی، لایه‌های لاتکس متشکل از نانوذرات متقاطع با روتاکسان رفتار انتشار ترک غیرمعمولی از خود نشان دادند . “جهت انتشار ترک از موازی با ترک به سمت عمود بر ترک تغییر کرد که منجر به افزایش مقاومت در برابر پارگی شد.”
رویکرد جدید برای ساخت فیلم های لاتکس مزایای زیادی نسبت به روش های معمولی دارد. مهمتر از همه، هیچ افزودنی سمی برای دستیابی به چقرمگی فیلم مورد نیاز نیست. علاوه بر این، از آنجایی که فقط مقدار کمی روتاکسان مورد نیاز است، وزن کل فیلم ها را می توان پایین نگه داشت و در عین حال انعطاف پذیری را حفظ کرد. فیلم های لاتکس پیشنهادی نیز پایدار هستند. سوزوکی می‌گوید: «آنها تجزیه‌پذیر هستند و می‌توان آنها را به سادگی با خیساندن آنها در یک حلال آلی دوست‌دار محیط‌زیست، مانند محلول اتانول آبی، به نانوذرات جدا کرد. پس از تبخیر محلول، این نانوذرات می‌توانند دوباره یک لایه تشکیل دهند. بنابراین، یافته های این تحقیق می تواند به ایجاد مواد بسیار بادوام و قابل بازیافت کمک کند.
به طور کلی، این تیم انتظار دارد که کار آنها دامنه طراحی فیلم های پلیمری جدید بدون مواد افزودنی را گسترش دهد. بنابراین می‌توان چنین موادی را با کاربردهای بالقوه در بیوتکنولوژی و پزشکی و بسته‌بندی، پوشش‌های صنعتی و چسب‌ها، زیست سازگار ساخت.
ما امیدواریم آینده ای پر از چنین مواد سازگار با محیط زیست به زودی محقق شود!
– این بیانیه مطبوعاتی در ابتدا در وب سایت دانشگاه شینشو منتشر شد