“Nhà khoa học tạo ra cao su mạnh hơn giúp giảm ô nhiễm vi nhựa nhỏ”

Lốp ô tô được làm từ sự kết hợp của cao su, nhựa polyme và nhiều vật liệu khác. Khi lốp tiếp xúc với đường, các hạt nhỏ của vật liệu này có xu hướng rơi ra. Chúng có thể được mang theo nước và kết thúc trong đất và đường thủy, trong khi một số tìm đường vào không khí. Tác động lâu dài tiềm ẩn của những hạt lốp xe này đối với con người và sinh vật vẫn chưa được biết, nhưng nó không tốt.

Nhưng trong tương lai, có thể có một cách để chế tạo lốp xe không sử dụng polyme hoặc chỉ sử dụng một lượng tối thiểu. Trong quá trình này, lượng ô nhiễm vi mô có thể giảm đáng kể.

Giáo sư hóa học Stephen Craig của Đại học Duke và nhóm của ông đã khám phá ra một phương pháp để tăng độ dẻo dai của vật liệu cao su theo các cấp độ lớn mà không ảnh hưởng đến các khía cạnh khác trong hoạt động của chúng. Họ điều tra các phản ứng phân tử xảy ra trong một nhóm vật liệu polyme linh hoạt được gọi là chất đàn hồi.

Chúng được tìm thấy trong các vật dụng hàng ngày khác nhau như lốp xe cao su, nitrile được sử dụng trong găng tay y tế hoặc silicone được tìm thấy trong kính áp tròng mềm. Điều khiến chúng thực sự đáng chú ý là khả năng chịu được lực kéo và nén lặp đi lặp lại trước khi trở lại hình dạng ban đầu. Nhưng chúng không thể bị tiêu diệt. Đủ sức căng và chúng bắt đầu rạn nứt.

Hầu hết các phương pháp để tăng độ bền của chất đàn hồi thường liên quan đến sự đánh đổi, chẳng hạn như hy sinh tính đàn hồi để tăng độ dẻo dai. Nhưng thỏa hiệp có thể không phải lúc nào cũng cần thiết, theo một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu. Chìa khóa nằm ở sự kết hợp của các liên kết yếu trong vật liệu, góp phần nghịch lý vào việc tăng cường sức mạnh của nó.

Ngăn chặn ô nhiễm vi nhựa

Chất đàn hồi trông giống như một khối dây rối hoặc các sợi cuộn lỏng lẻo. Đây là những phân tử polyme dài, được gọi là chuỗi, được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị được gọi là liên kết chéo. Sự hiện diện của các liên kết ngang rất quan trọng để duy trì hình dạng của vật liệu. Khi có lực tác dụng, sợi xích dài ra. Khi được giải phóng khỏi sức mạnh, họ quay trở lại.

Trong nghiên cứu của mình, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu các liên kết ngang yếu giữa một số chuỗi polyme được thiết kế để phá vỡ dưới áp lực. Họ đã tạo ra hai chất đàn hồi giống hệt nhau làm từ polyacrylate, một loại polymer được sử dụng trong sản xuất ống mềm. Sau đó, ở một trong số chúng, họ thay thế các liên kết chéo bằng những liên kết yếu hơn năm lần do các phân tử bổ sung bị phá vỡ dưới áp suất.

Craig cho biết trong một tuyên bố rằng người ta sẽ mong đợi với các thí nghiệm của họ “một đầu nối giòn hơn để tạo ra một vật liệu dễ rách hơn.” Tuy nhiên, trái với mong đợi ban đầu của họ, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy kết quả ngược lại.

Craig nói thêm: “Thật thú vị, toàn bộ mạng thực sự trở nên mạnh hơn thay vì yếu đi.

Trong các thử nghiệm cơ học, các nhà nghiên cứu đã cho các lát mỏng của từng vật liệu vào một máy đo lực cần thiết để xé mẫu. Mặc dù có độ bền và độ đàn hồi tương đương, nhưng các vật liệu được chế tạo bằng cách sử dụng các liên kết ngang yếu hơn tỏ ra khó xé rách hơn gấp 9 lần so với các vật liệu liên kết ngang có liên kết mạnh hơn.

Các nghiên cứu trước đây cho thấy lốp xe thải ra khoảng sáu triệu tấn bụi và mảnh vụn hàng năm trên phạm vi toàn cầu. Việc giải phóng các hạt này chiếm tới 10% lượng vi nhựa được tìm thấy trong đại dương của chúng ta và chiếm khoảng 3-7% vật chất dạng hạt được tìm thấy trong không khí chúng ta hít thở. “Đó chỉ là kết quả của việc lốp xe mòn trên đường,” Craig nói trong một tuyên bố.

Các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng vẫn còn một chặng đường dài phía trước để sử dụng những phát hiện của họ để thiết kế cao su tổng hợp bền hơn giống như loại được tìm thấy trong lốp xe. Tuy nhiên, họ đã nộp bằng sáng chế cho phương pháp của họ và hy vọng sẽ tiếp tục công việc của họ. Craig nói trong một tuyên bố: “Tôi thực sự hào hứng muốn xem loại ý tưởng này có thể giải quyết vấn đề như thế nào.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Khoa học.