Ảnh: Bioengineer

Nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Surrey (Vương quốc Anh) mới đây đã phát triển thành công một loại vật liệu polymer có thể phân hủy thành dạng khí ở nhiệt độ 90°C và tự động tái tạo thành thể rắn ban đầu khi được làm nguội

Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Macromolecules, loại vật liệu đặc biệt có tên poly(1,2-dithiolane), còn gọi là poly(trimethylene disulfide), được nhóm nghiên cứu tổng hợp qua phản ứng trùng hợp mở vòng (ROP) theo cơ chế gốc tự do và cation của 1,2-dithiolane. Loại polymer mới thu được có đặc tính mềm, không tan và kỵ nước, với một số tính chất tương đồng polyethylene.

Điểm đáng chú ý nằm ở khả năng biến đổi thuận nghịch của vật liệu. Khi được đun nóng đến khoảng 90°C, polymer phân tách thành các đơn phân tử nhỏ monomer ở dạng khí. Khi nhiệt độ giảm, các monomer này tự liên kết trở lại, tạo thành polymer rắn có đặc tính tương tự vật liệu ban đầu. Quá trình có thể lặp lại nhiều lần mà không cần bổ sung hóa chất.

Theo các nhà nghiên cứu, nhiều loại polymer tái chế hóa học hiện nay cần được xử lý ở nhiệt độ khoảng 150-200°C và thường phải trải qua các bước thu hồi, tinh chế trước khi tái tạo. Trong khi đó, vật liệu mới có thể thực hiện quá trình phân hủy, bay hơi và tái tạo chỉ bằng việc thay đổi nhiệt độ.

Nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm sử dụng hơi vật liệu để phủ lên các bề mặt, tạo thành lớp phủ chống nước. Khi cần loại bỏ, lớp phủ này có thể được làm bay hơi trở lại bằng nhiệt. Phương pháp này cũng cho thấy khả năng tách polymer khỏi tạp chất và thu hồi vật liệu ở dạng tinh khiết.

Các nhà khoa học cho rằng công nghệ này đặc biệt phù hợp với việc phủ lên những bề mặt có hình dạng phức tạp, nơi các phương pháp phủ bằng chất lỏng gặp nhiều hạn chế. Tuy nhiên, nhóm cho biết đây mới là nghiên cứu chứng minh nguyên lý và chưa nhằm thay thế ngay các loại nhựa thương mại.

Tác giả chính của nghiên cứu, bà Touseef Kazmi, cho rằng phát hiện này có thể mở ra một nguyên lý mới trong thiết kế vật liệu.

“Nếu có thể học được cách tùy chỉnh phản ứng hóa học này, chúng ta có thể phát triển ra những loại vật liệu dễ thi công, loại bỏ và tái chế hơn so với nhiều loại nhựa hiện nay”, bà cho biết.