Un nuevo tipo de materiales llamados plásticos supramoleculares pueden sustituir a los plásticos poliméricos convencionales para producir un nuevo plástico más degradable y fácil de reutilizar.
El plástico es uno de los materiales modernos más importantes y se ha integrado en todos los aspectos de la vida humana después de un siglo de desarrollo. Sin embargo, los plásticos poliméricos tradicionales se degradan y regeneran mal en la naturaleza y se han convertido en una de las mayores amenazas para la supervivencia humana. Esta situación es el resultado de la fuerte fuerza inherente de los enlaces covalentes que unen los monómeros para la formación de polímeros.
Para abordar el desafío, los científicos han sugerido hacer polímeros conectados por enlaces no covalentes que no sean tan poderosos como los enlaces covalentes. Desafortunadamente, la interacción más débil no suele ser lo suficientemente fuerte para mantener unidas las moléculas en materiales con tamaños macroscópicos, lo que impide la aplicación práctica de materiales no covalentes.
El grupo de investigación Jianwei Li de la Universidad de Turku, Finlandia, descubrió que un concepto físico llamado separación de fases líquido-líquido (LLPS) podría secuestrar y concentrar solutos, fortaleciendo la fuerza de unión entre las moléculas e impulsando la formación de materiales macroscópicos. La propiedad mecánica del material resultante fue comparable con los polímeros convencionales.
Además, una vez que el material se rompía en pedazos, los fragmentos podían reunirse y auto-restaurarse instantáneamente. Además, el material era un adhesivo cuando se encapsulaban cantidades saturadas de agua. Por ejemplo, las muestras conjuntas de acero podrían soportar un peso de 16 kg durante más de un mes.
Finalmente, gracias a la naturaleza dinámica y reversible de las interacciones no covalentes, el material fue degradable y altamente reciclable.
"En comparación con los plásticos convencionales, nuestros nuevos plásticos supramoleculares son más inteligentes, ya que no solo conservan la fuerte propiedad mecánica, sino que también conservan las propiedades dinámicas y reversibles que hacen que el material sea autorreparable y reutilizable", explica en un comunicado el investigador postdoctoral Jingjing Yu.
"Una de las pequeñas moléculas que produjeron el plástico supramolecular se excluyó previamente de un sistema químico complejo. Formó materiales de hidrogel inteligentes con cationes metálicos de magnesio. Esta vez, estamos muy emocionados de enseñarle a esta vieja molécula nuevos trucos con LLPS", añadió.
"Evidencia emergente ha demostrado que LLPS podría ser un proceso importante durante la formación de compartimentos celulares. Ahora, avanzamos en este fenómeno de inspiración biológica y física para abordar el gran desafío para nuestro medio ambiente. Creo que se explorarán materiales más interesantes con el proceso LLPS en un futuro cercano", dice Li.
El estudio fue publicado en Angewandte Chemie.