La contaminación plástica se ha convertido en un problema ambiental de grandes proporciones, con aproximadamente 52 millones de toneladas de residuos plásticos generados anualmente. Ante esta situación, la comunidad científica ha intensificado sus esfuerzos para desarrollar materiales poliméricos sostenibles que puedan mitigar este impacto. Sin embargo, muchos de los materiales hasta ahora concebidos presentan limitaciones en cuanto a su proceso de síntesis o a su separabilidad durante el desecho.
Avances en la investigación de polímeros sostenibles
Un equipo de investigación liderado por el Dr. Tae Ann Kim en el Centro de Investigación de Convergencia para Soluciones a la Interferencia Electromagnética en la Movilidad del Futuro (SEIF) del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) ha logrado desarrollar un nuevo material polimérico con capacidades de autorreparación y alta reciclabilidad. Este hallazgo ha sido publicado en la revista Advanced Functional Materials.
La innovadora molécula diseñada por el equipo cuenta con una estructura de anillo pentagonal que permite la conversión entre monómeros y polímeros, además de facilitar reacciones de intercambio covalente dinámico en respuesta a estímulos como el calor, la luz y fuerzas mecánicas. Esta característica permite la creación de materiales poliméricos que van desde la flexibilidad de una banda elástica hasta la rigidez de una botella de vidrio.
El nuevo polímero es fácil de manejar, ya que exhibe fluorescencia en los sitios dañados, lo que permite la detección en tiempo real de cualquier deterioro. Además, se auto-repara cuando se expone a calor y luz. En el momento de su desecho, este material puede despolimerizarse selectivamente en sus monómeros, incluso cuando se encuentra mezclado con plásticos convencionales.
Los monómeros recuperados pueden ser reutilizados para regenerar polímeros que mantienen sus propiedades originales, ofreciendo así una solución innovadora para mejorar tanto la sostenibilidad como la reciclabilidad de los materiales poliméricos.
Aparte de su reciclabilidad, este material presenta la capacidad de cambiar dinámicamente sus propiedades térmicas, mecánicas y ópticas en respuesta a diferentes estímulos. Cuando se utiliza como recubrimiento protector, muestra un rendimiento excepcional, con una dureza hasta tres veces mayor y un módulo elástico más del doble que los recubrimientos epóxicos convencionales. La exposición a la luz ultravioleta refuerza las interacciones moleculares, permitiendo al material fijar formas específicas.
Esta capacidad de memoria de forma abre las puertas a aplicaciones potenciales en ropa inteligente, dispositivos portátiles y robótica avanzada. Gracias a su alta resistencia mecánica, resistencia al daño, capacidades de auto-reparación y detección de daños, este material polimérico representa una solución prometedora para reducir los costos económicos asociados con la clasificación y el procesamiento de residuos plásticos mezclados.
Además, al reemplazar los recubrimientos industriales por esta alternativa ecológica, se podrían reducir significativamente los costos de mantenimiento, al tiempo que se mitiga la contaminación ambiental. El Dr. Tae Ann Kim, investigador principal del Grupo de Investigación de Materiales Blandos, enfatiza que esta investigación introduce un nuevo enfoque en el diseño de materiales con funcionalidades autónomas, como la detección de daños y la auto-reparación, superando las limitaciones térmicas y mecánicas de los plásticos reciclables derivados de monómeros de anillo pentagonal.
Los investigadores están comprometidos con la creación de un mercado para recubrimientos funcionales ecológicos que requieran un mantenimiento mínimo y generen cero residuos.
