Похожие статьи
Одноразовые пластмассы спасли множество жизней, улучшив санитарные условия в здравоохранении. Однако огромное количество пластиковых отходов, разложение которых может занимать от десятков до сотен лет, представляет собой глобальный бич загрязнения окружающей среды. Но теперь, в исследовании, недавно опубликованном в журнале ACS Nano, ученые из Института научных и промышленных исследований (SANKEN) при Университете Осаки и сотрудничающие с ними партнеры разработали чрезвычайно универсальные гидрогели и формовочные материалы, которые могут заменить обычные пластмассы.
Глобальные масштабы пластиковых отходов срочно требуют решения, и эта проблема рассматривается с разных сторон. Например, в августе 2022 года National Geographic опубликовал статью о переработке и повторном использовании пластиковых отходов.
«Однако единственным долгосрочным решением является разработка недорогих, высокоэффективных, похожих на пластик альтернатив, которые не сохраняются в окружающей среде, — говорит Такааки Касуга, ведущий и старший автор статьи. — Это активная область исследований, но предложенные на сегодняшний день альтернативы не отвечают потребностям общества».
Исследуя глобальную потребность в заменителе пластика, Касуга и его коллеги вдохновились нановолокнами целлюлозы. Например, эти ультрамалые волокна помогают растениям сохранять жесткую, но легкую структуру. Фактически, в расчете на фунт целлюлозные нановолокна помогают древесине быть — в некоторых отношениях — прочнее стали. Способность адаптировать иерархическую природу таких нановолокон сделала их активной областью исследований в синтетических тканях и других биоинженерных контекстах.
В настоящее время существуют различные методы формирования нановолокон с контролируемой ориентацией, т.е. с проявлением анизотропии. Однако простой технологии формирования целлюлозных нановолокон от нано- до макроскопических масштабов вдоль нескольких пространственных осей долгое время не существовало. Чтобы удовлетворить эту потребность, Касуга и его коллеги использовали электрофоретическое осаждение для получения анизотропных гидрогелей и формовочных материалов на основе целлюлозы и нановолокон.
В результате этого исследования было получено несколько особенно впечатляющих результатов. Во-первых, целлюлозные нановолокна были ориентированы горизонтально, случайным образом и вертикально простым изменением приложенного напряжения. Во-вторых, был легко получен многослойный гидрогель с чередующимися ориентациями нановолокон, напоминающий биологическую ткань.
«В-третьих, мы легко изготавливали сложные конструкции, такие как микроиглы и формы для мундштуков, — делится Касуга. — Равномерная ориентация нановолокон помогла подавить растрескивание гидрогеля и, таким образом, привела к гладкой поверхности после высыхания».
Эксклюзивный перевод*
Фото: Касуга и др.
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
