حوّل الباحثون مادة superglue إلى بديل بلاستيكي قابل لإعادة التدوير ورخيص وخالي من الزيوت

موجز البحث عبارة عن مقتطفات قصيرة عن عمل أكاديمي ممتع.

الفكرة الكبيرة

استخدم فريقنا مادة superglue كمواد أولية لتطوير بلاستيك شفاف منخفض التكلفة وقابل لإعادة التدوير وسهل الإنتاج يسمى بولي إيثيل سيانو أكريلات الذي له خصائص مشابهة لتلك الخاصة بالبلاستيك المستخدم في المنتجات ذات الاستخدام الفردي مثل أدوات المائدة والأكواب والتعبئة والتغليف. على عكس معظم المواد البلاستيكية التقليدية ، يمكن بسهولة تحويل هذا البلاستيك الجديد إلى مواده الأولية ، حتى عند دمجه مع النفايات البلاستيكية البلدية غير المغسولة.

لصنع بلاستيك من superglue ، كان علينا أولاً معالجة المشكلة ذاتها التي تجعل superglue “فائقة” للغاية – فهي تلتصق بكل شيء تقريبًا. عندما يتم استخدام superglue للالتصاق ببعضها البعض ، فإنها في الواقع تتفاعل مع الرطوبة في الهواء أو على سطح أي شيء يتم لصقه معًا. يشكل هذا التفاعل سلاسل جزيئية لتكرار وحدات superglue تسمى البوليمرات. تكون البوليمرات المصنوعة عند لصق شيء ما معًا قصيرة ولا ترتبط ببعضها البعض جيدًا ، مما يجعل الصمغ هشًا وسهل الكسر.

في حين أن البوليمرات القصيرة جيدة للغراء ، فإن البوليمرات الطويلة لها مواقع ربط أكثر وتنتج مواد أقوى. أدرك فريقنا أنه إذا تمكنا من إنشاء إصدارات أطول من نفس النوع من البوليمرات المصنوعة من الغراء الفائق ، فقد نتمكن من إنتاج بلاستيك قوي.

الطريقة التي نصنع بها هذه المواد البلاستيكية بسيطة نسبيًا عند مقارنتها بكيفية تصنيع الأنواع الأخرى من البلاستيك – لقد قمنا ببساطة بخلط الأسيتون وقليلًا من المحفز الصديق للبيئة في الغراء الفائق الذي يتم شراؤه من المتجر. بمجرد أن يجف هذا الخليط ، فإنه ينتج مادة بلاستيكية صلبة زجاجية مكونة من سلاسل طويلة من البوليمر.

في مختبرنا ، يمكننا بسهولة إنتاج ما يصل إلى 10 أرطال من هذه المادة في غضون أيام وتحويلها إلى منتجات قابلة للاستخدام. من خلال صب الخليط في قوالب قبل أن يجف ، يمكننا صنع أشياء بلاستيكية بأشكال عديدة ، مثل الأوعية وأدوات المائدة. اكتشفنا أيضًا أن تسخين البلاستيك بعد أن يجف لا يسمح لنا فقط بتشكيل المواد في منتجات أخرى ، بل أيضًا يقوي البلاستيك.

لماذا يهم

عندما يحتاج المصنعون إلى إنتاج مادة بلاستيكية صلبة – مثل أدوات المائدة أو شفرات الحلاقة التي تستخدم لمرة واحدة أو علب الأقراص المضغوطة أو النماذج البلاستيكية – فغالبًا ما يلجأون إلى البوليسترين. يعد البوليسترين أحد أكثر أنواع البلاستيك إنتاجًا على نطاق واسع وأقلها إعادة تدوير.

نظرًا لأن بلاستيكنا اللاصق الفائق له خصائص مشابهة للبوليسترين – فهو خفيف ومتين ورخيص وسهل الإنتاج بكميات كبيرة – يمكن أن يحل محل البوليسترين في العديد من المنتجات. ولكن هناك فائدتان متميزتان لمادة الصمغ الفائق: إنها ليست مصنوعة من الزيت ومن السهل إعادة تدويرها.

عندما يتم تسخين مادتنا إلى 410 درجة فهرنهايت (210 درجة مئوية) ، تتفكك سلاسل الجزيئات الطويلة المكونة من وحدات superglue متكررة إلى جزيئاتها الصغيرة والفردية فائقة الصقة. في هذه المرحلة ، تتحول جزيئات superglue إلى بخار يسهل فصله عن تيار النفايات المختلط للبلاستيك والورق وبقايا الطعام والألمنيوم وغيرها من النفايات الشائعة في إعادة تدوير مجاري النفايات. بمجرد تجميع بخار superglue ، يمكنك تبريده وإعادته إلى بلاستيكنا الجديد بكفاءة تزيد عن 90٪.

ماذا بعد؟

نظرًا لأن superglue غير مكلف ويتم إنتاجه بالفعل على نطاق صناعي ، فإننا نتخيل أن طريقتنا في إنشاء مواد بلاستيكية فائقة الصقة يجب أن تكون سهلة التوسع. أخيرًا ، يمكن أيضًا استخدام الآلات المستخدمة في صنع superglue لإعادة تدوير اللدائن superglue ويمكن ببساطة تكييفها في العمليات الصناعية الحالية.

يُعد العثور على بديل للبوليسترين خطوة كبيرة نحو البلاستيك المستدام ، لكن البوليسترين ليس سوى واحد من آلاف المواد البلاستيكية المستخدمة اليوم. يقوم فريقنا الآن بتصميم مواد بلاستيكية تعتمد على الغراء الفائق بخصائص تشبه الأنواع الأخرى من البلاستيك السلعي ، في حين لا يزال من السهل إنتاجها وإعادة تدويرها.