Rewolucyjny plastik wzorowany na muszlach zmienia oblicze recyklingu i kosmonautyki
Zespół badaczy z Georgia Tech opracował innowacyjny materiał inspirowany budową muszli, który może zrewolucjonizować branżę tworzyw sztucznych. Dzięki nowej strukturze, plastik staje się bardziej wytrzymały, tańszy w produkcji, a jednocześnie łatwiejszy do recyklingu i ponownego wykorzystania. Technikę tę można wykorzystać nawet w ekstremalnych warunkach, takich jak przestrzeń kosmiczna, co otwiera nowe możliwości dla przemysłu i ochrony środowiska.
Naukowcy z Georgia Tech opracowali nowy materiał inspirowany muszlą, który ma sprawić, że tworzywa sztuczne będą wytrzymalsze. Zastosowanie może znaleźć nawet w przestrzeni kosmicznej, gdzie materiały są szczególnie narażone na duże obciążenia.
Współczesny problem recyklingu
Pomysłodawcą nowatorskiego materiału był Christos Athanasiou, specjalista w dziedzinie inżynierii lotniczej i kosmicznej, którego celem jest rozwiązanie problemu niespójności recyklingu, z którym się mierzymy na co dzień.
- Tańsze jest po prostu wyprodukowanie nowego produktu z plastiku niż jego zebranie i poddanie recyklingowi lub ponowne wykorzystanie - powiedział Kristian Syberg.
Pojawia się przez to problem - zbyt mała ilość plastiku poddawana jest recyklingowi, a jeśli już, to otrzymany materiał często nie nadaje się do zastosowań wymagających wysokiej wydajności. Większość jednak trafia od razu na wysypiska śmieci, co przyczynia się do zanieczyszczenia wody i gleby. Plastik rozkłada się na mikroplastik, który później ląduje w naszym jedzeniu i spożywanej przez nas wodzie, będąc potencjalnym zagrożeniem dla organizmu.
Plastik inspirowany muszlami
Nowe rozwiązanie Georgia Tech może obniżyć koszt opakowań z tworzyw sztucznych o 50 proc. i ograniczyć ilość odpadów trafiających na wysypiska. Zespół badaczy tłumaczy, że zwykły plastik jest wykonany ze słabych materiałów, trudnych do recyklingu. Muszle natomiast czerpią siłę z niedoskonałości - ich struktura zwana masą perłową składa się z kruchych "cegiełek" mineralnych, połączonych miękką "zaprawą" białkową. Dzięki temu zapewniają wytrzymałość, co naukowcy postanowili zapożyczyć.
Zespół wykorzystał folię stretch i pociął ją na arkusze. Pokryto je warstwą miękkiej, klejącej zaprawy polimerowej, aby naśladować strukturę masy perłowej. Testując materiał na specjalnie zaprojektowanej maszynie, odkryli, że ma on wyjątkowe właściwości. Zredukowano jego wydłużanie, co w przeszłości przyczyniało się do osłabienia o ponad 68 proc. Ponadto nowa konstrukcja nadaje się do ponownego wykorzystania.
Przyszłość plastiku z muszli w kosmosie
W przyszłości materiał ten będzie mógł pomóc w inicjatywie NASA Lunar Recycling Challenge, w ramach której odpady ponownie będą wykorzystywane w infrastrukturze umożliwiającej przetrwanie.
- Niezależnie od tego, czy chodzi o wielokrotnego użytku część rakiety, czy schron na Marsie, potrzebujemy materiałów, które będą odporne przez cały cykl życia - twierdzi Athanasiou. - Nasze badanie zajmuje się podstawowym problemem mechaniki: jak budować niezawodne konstrukcje z zawodnych materiałów?
Obecnie zespół poszerza swoje podejście na inne tworzywa sztuczne pochodzące z recyklingu.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.
