Ringformade molekyler gör nedbrytbar plast både stark och flexibel

I en studie som publicerades i tidskriften Nature Communications visar ett forskarlag, lett av Rong Tong och Yifan Cheng, att plastens mekaniska egenskaper kan förändras radikalt utan att man byter ut dess kemiska beståndsdelar. I stället för att förlita sig på traditionella, linjära polymerkedjor har forskarna lyckats binda samman ändarna så att det bildas slutna molekylära ringar. Resultatet är ett nedbrytbart material som kombinerar hög draghållfasthet, böjlighet och förmågan att stänga ute syre.

Problemet inom materialforskningen är att egenskaper som styrka och flexibilitet nästan alltid motverkar varandra. När ett material görs starkare och tätare blir det oftast samtidigt sprött och spricker lätt. Ett tydligt exempel är polylaktid (PLA), en vanlig biologiskt nedbrytbar plast som är utmärkt på att blockera syre men ofta är för spröd för påfrestande livsmedelsförpackningar. När forskarna i stället slöt polymererna till ringar och kontrollerade ordningsföljden på molekylerna i en så kallad gradientstruktur, kunde materialet sträckas ut kraftigt och ändå återfå sin form utan att spricka.

Den nya ringstrukturen gav materialet samma förmåga att stänga ute syre som konventionell PLA, vilket är avgörande för att mat inte ska förfaras i förpackningar. Forskarlaget planerar nu att skala upp tillverkningen till tunna filmer för att testa hur materialet hanterar lagring och transporter, samt utveckla metoder för att återvinna de kemiska byggstenarna efter nedbrytning.