Новый подход к производству пластика, вдохновленный естественным разложением ДНК и белков, может произвести революцию в сроке службы синтетических полимеров, согласно исследованию Университета Рутгерса. Группа ученых во главе с химиком Ювэй Гу разработала пластик, который сохраняет прочность во время использования, но может быть запущен для естественного разложения после выполнения своего предназначения.

Этот прорыв, подробно описанный в недавнем исследовании, позволяет точно контролировать скорость разложения, от нескольких дней до нескольких лет, и может быть инициирован светом или простыми химическими сигналами. Вдохновение пришло к Гу во время похода в государственный парк Беар-Маунтин, где он наблюдал резкий контраст между устойчивыми пластиковыми отходами и естественным разложением органических материалов. Это наблюдение побудило его изучить имитацию структурных особенностей природных полимеров в синтетических пластиках.

"Ключ в том, чтобы включить определенные химические связи, которые подвержены разрушению при определенных условиях", - объяснил Гу. "Тщательно проектируя эти связи, мы можем контролировать, когда и как пластик разлагается". Этот контроль достигается путем встраивания определенных "триггерных" молекул в структуру пластика. Эти молекулы, при воздействии определенного стимула, инициируют каскад реакций, которые разрушают полимерные цепи.

Последствия этой технологии огромны и потенциально могут повлиять на различные сектора, от упаковки пищевых продуктов до доставки лекарств. Современные пластмассы, разработанные для долговечности, вносят значительный вклад в загрязнение окружающей среды из-за их устойчивости к естественному разложению. Этот новый подход предлагает решение, создавая пластмассы, которые прочны, когда это необходимо, но могут быть запрограммированы на безопасное и эффективное разложение.

Разработка также решает проблемы, связанные с загрязнением микропластиком. Когда обычные пластмассы разрушаются, они часто распадаются на крошечные частицы, которые сохраняются в окружающей среде и могут попасть в пищевую цепь. Новая технология направлена на смягчение этой проблемы, гарантируя, что пластик разлагается на безвредные побочные продукты.

Концепция "программируемого разложения" не является совершенно новой, но подход команды из Рутгерса предлагает значительный прогресс с точки зрения контроля и универсальности. Предыдущие попытки часто основывались на экстремальных условиях, таких как высокие температуры или агрессивные химические вещества, для инициирования разложения. Этот новый метод позволяет использовать более мягкие и экологически чистые триггеры.

Следующие шаги включают масштабирование производственного процесса и тестирование пластмасс в реальных условиях. Исследователи также изучают использование ИИ и машинного обучения для оптимизации конструкции этих разлагаемых пластмасс. Обучая модели ИИ на огромных наборах данных о химических структурах и путях разложения, они надеются ускорить открытие новых и улучшенных материалов.

"Мы считаем, что ИИ может сыграть решающую роль в определении оптимальных комбинаций мономеров и триггеров для конкретных применений", - сказал член исследовательской группы. "Это позволит нам адаптировать свойства разложения пластика для удовлетворения уникальных требований различных отраслей".

Исследование привлекло внимание как академического, так и промышленного секторов, и в перспективе возможно сотрудничество. Команда надеется, что эта технология проложит путь к более устойчивому будущему, где пластмассы больше не будут представлять собой постоянное бремя для окружающей среды.