اختراع چسبی انقلابی و قابل استفاده مجدد از ضایعات پلیمری

معرفی چسبی انقلابی با قابلیت استفاده مجدد

پژوهشگران در «آزمایشگاه ملی اوک ریج» دست به اختراعی بزرگ زده‌اند: نوعی چسب قابل استفاده مجدد که از پلیمرهای ضایعاتی ساخته شده است. این چسب نه تنها از چسب‌های تجاری موجود سفت‌تر است، بلکه توانایی چسباندن انواع مواد از جمله چوب، شیشه، فلز، کاغذ و پلیمرها را در محیط‌های خشک و حتی زیر آب دارد. این نوآوری می‌تواند تحولی عظیم در صنایع مختلف ایجاد کند.

الهام از طبیعت و مکانیسم عملکرد

این چسب پیشگامانه با الهام از نحوه چسبیدن صدف‌ها به سطوح، طراحی شده است. راز عملکرد آن در پیوندهای عرضی شیمیایی برگشت‌پذیر نهفته است که به چسب سفت‌شده اجازه می‌دهد تا نرم شود، جدا شود و دوباره مورد استفاده قرار گیرد. این ویژگی، آن را از چسب‌های سنتی متمایز می‌کند که پس از یک بار استفاده به طور دائم سفت می‌شوند و امکان جداسازی بدون آسیب‌رساندن به سطوح را فراهم نمی‌کنند.

«انیسور رحمان» سرپرست این پژوهش اظهار داشت: «بیشتر چسب‌ها برای یک کاربرد خاص ساخته می‌شوند. چسب ما می‌تواند برای کاربردهای متنوعی از جمله کاربردهای ساختاری یا حساس به فشار مورد استفاده قرار بگیرد و در محیط‌های مرطوب و خشک عملکرد قابل اعتمادی دارد. هیچ کدام از چسب‌های تجاری را نمی‌توان به این روش استفاده کرد.»

مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی

در حال حاضر، پروژه‌های مختلف به چسب‌های متفاوتی نیاز دارند؛ از چسب‌های سفید خانگی گرفته تا اپوکسی‌های صنعتی برای هواپیماها. یک چسب همه‌کاره که در بسیاری از کاربردها عملکرد عالی داشته باشد، می‌تواند فرآیندهای تولید و تعمیر را به شدت ساده کند و همزمان، میزان ضایعات را کاهش دهد. این پیشرفت می‌تواند تأثیر اقتصادی قابل توجهی بر بازار جهانی چسب‌ها و درزگیرها داشته باشد که در حال حاضر حدود ۸۷ میلیارد دلار ارزش دارد و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۲ به نزدیک ۱۱۹ میلیارد دلار برسد.

کاهش ضایعات و بازیافت

گروه پژوهشی این چسب را با استفاده از پلیمرهای رایج بطری‌های نوشیدنی، الیاف پارچه و لایه‌های بسته‌بندی توسعه داده است. این فرآیند نه تنها در مواد، انرژی و هزینه صرفه‌جویی می‌کند، بلکه به کاهش ضایعات نیز کمک شایانی می‌نماید. این رویکرد نوآورانه، مواد دورریختنی را به محصولی ارزشمند تبدیل می‌کند.

تفاوت با چسب‌های سنتی و قابلیت بازیابی

چسب‌های سنتی به پیوندهای عرضی دائمی متکی هستند که جداسازی آنها را دشوار می‌کند و اغلب به سطوح آسیب می‌رساند. اما در چسب جدید، پیوندهای عرضی مانند اتصالات برگشت‌پذیر عمل می‌کنند. گرما پیوندهای شیمیایی پویا را در پلیمر می‌شکند و به چسب اجازه می‌دهد تا بدون آسیب رسیدن به سطوح آزاد شود. با سرد شدن ماده، پیوندها دوباره تشکیل می‌شوند.

• مقاومت برشی بالا: چسب‌های ساختاری معمولاً مقاومت برشی در محدوده ۷ تا ۱۰ مگاپاسکال دارند، اما این چسب جدید بسیار بالاتر از این محدوده عمل می‌کند و قابلیت استفاده مجدد را حفظ می‌کند.
• بازیابی شیمیایی: پژوهشگران می‌توانند چسب را به صورت شیمیایی بازیابی کنند و مولکول‌های آمین اضافی را برای تجزیه چسب به زیر واحدهای مونومر آن به کار ببرند. این بدان معناست که تمام مواد شیمیایی مورد استفاده در این چسب قابل بازیابی هستند.

کاربردهای آینده

دانشمندان قصد دارند در مرحله بعدی، اتصال عرضی را تنظیم کنند تا پیوندهای ضعیف‌تر و موقت برای کاربردهایی نظیر برچسب‌های قابل جابه‌جایی، باندهای چسبنده، برچسب‌های دارورسانی و سایر محصولات مشابه ایجاد شود. این پژوهش مهم در مجله معتبر «Science Advances» به چاپ رسیده است.