La durabilité des plastiques a parcouru un long chemin ces dernières années grâce en grande partie aux avancées scientifiques. Mais alors même que les plastiques deviennent de plus en plus respectueux de l'environnement, le monde continue d'être pollué car de nombreuses industries en dépendent pour leurs produits largement utilisés.

Les dernières recherches du Dr Junpeng Wang, professeur adjoint à l'École des sciences des polymères et de l'ingénierie des polymères de l'UA a une solution pour réduire ces déchets et ouvrir une voie scientifique pour un avenir plus durable qui peut faire appel au caoutchouc, pneu, industries automobile et électronique. Bien que ce travail soit soutenu par UA, Wang a récemment remporté un prestigieux prix CAREER de la National Science Foundation qui soutiendra les futurs développements de cette recherche.

Le problème posé :les polymères synthétiques, y compris le caoutchouc et les plastiques, sont utilisés dans presque tous les aspects de la vie quotidienne. La dominance des polymères synthétiques est largement due à leur excellente stabilité et à leurs propriétés mécaniques polyvalentes. Cependant, en raison de leur grande durabilité, les déchets composés de ces polymères se sont accumulés dans les terres et les océans, provoquant de graves inquiétudes pour l'écosystème.

En outre, puisque plus de 90 % de ces polymères sont issus de ressources naturelles limitées, comme le pétrole et le charbon, la production de ces matériaux n'est pas durable s'ils ne peuvent être recyclés et réutilisés.

Une solution prometteuse pour relever les défis de la durabilité des plastiques consiste à remplacer les polymères actuels par des polymères recyclables afin de parvenir à une utilisation circulaire des matériaux. Malgré les progrès accomplis jusqu'à présent, peu de polymères recyclables présentent l'excellente stabilité thermique et les propriétés mécaniques de haute performance des polymères traditionnels. Les matériaux recyclables que Wang et son équipe ont développés sont uniques en termes de stabilité thermique supérieure et de propriétés mécaniques polyvalentes. Leur article expliquant la recherche, « Polymères chimiquement recyclables à base de métathèse d'oléfines activés par des monomères à anneau fusionné, " a été publié la semaine dernière par Chimie de la nature .

« Nous sommes particulièrement intéressés par les polymères chimiquement recyclables qui peuvent être décomposés en les constituants (monomères) à partir desquels ils sont fabriqués, " dit Wang. " Les monomères recyclés peuvent être réutilisés pour produire les polymères, permettant une utilisation circulaire des matériaux, qui non seulement contribue à préserver les ressources naturelles limitées utilisées dans la production de plastique, mais aborde également le problème de l'accumulation indésirable d'objets en plastique en fin de vie."

La clé dans la conception de polymères chimiquement recyclables est d'identifier le bon monomère. Grâce à un calcul de calcul minutieux, les chercheurs ont identifié un monomère de ciblage. Ils ont ensuite préparé le monomère et les polymères par synthèse chimique, en utilisant des matières premières disponibles en abondance.

le groupe de recherche de Wang, y compris des étudiants diplômés en science des polymères et un chercheur postdoctoral, vise à relever ces défis en développant des polymères qui peuvent être décomposés en leurs éléments constitutifs. Lorsque le catalyseur de dépolymérisation est absent ou éliminé, les polymères seront très stables et leurs propriétés thermiques et mécaniques pourront être ajustées pour répondre aux besoins de diverses applications.

"Les polymères chimiquement recyclables que nous avons développés présentent une excellente stabilité thermique et des propriétés mécaniques robustes et peuvent être utilisés pour préparer à la fois du caoutchouc et des plastiques, " dit Wang. " Nous nous attendons à ce que ce matériau soit un candidat attrayant pour remplacer les polymères actuels. Notre conception moléculaire est guidée par le calcul, mettant en évidence le pouvoir transformationnel de l'intégration du calcul et du travail expérimental. Par rapport à d'autres polymères recyclables qui ont été démontrés, les nouveaux polymères que nous démontrons présentent une bien meilleure stabilité et des propriétés mécaniques plus polyvalentes. Lorsqu'un catalyseur est ajouté, le polymère peut être dégradé en monomère constitutif pour être recyclé.

La prochaine étape pour le groupe de recherche de Wang est d'élargir la portée des polymères chimiquement recyclables et de développer des composites polymères renforcés de fibres de carbone. L'équipe analysera également la performance économique de ce procédé industriel et l'analyse du cycle de vie pour la commercialisation des polymères.