Lacrima

Jun 07, 2023

I pneumatici si consumano nel tempo e rilasciano minuscole particelle di plastica nell’ambiente, ma una nuova strategia di progettazione per i materiali gommosi potrebbe limitare questo inquinamento.

mseidelch/E+/Getty Images

Di Skyler Ware

7 luglio 2023 alle 9:00

Un nuovo design del materiale potrebbe ridurre l’inquinamento nel punto in cui la gomma incontra la strada.

L'aggiunta strategica di punti deboli lungo catene microscopiche chiamate polimeri le rende in realtà più difficili da strappare, riferiscono i ricercatori su Science del 23 giugno. Poiché i polimeri vengono utilizzati nei pneumatici delle auto, i risultati potrebbero aiutare a ridurre l’inquinamento da plastica poiché i pneumatici si consumano nel tempo.

Quando i pneumatici sfregano contro la strada, rilasciano minuscole particelle di gomma e polimeri plastici, che inquinano i corsi d'acqua e contaminano l'aria (SN: 12/11/18). Ogni anno, gli pneumatici rilasciano nell’ambiente circa 6 milioni di tonnellate di queste microplastiche. Polimeri più resistenti che si rompono meno facilmente potrebbero limitare la quantità di particelle rilasciate ogni anno.

Per realizzare materiali così resistenti, Stephen Craig, chimico della Duke University, e colleghi hanno aggiunto ai polimeri molecole chiamate reticolanti. Questi reticolanti collegavano catene polimeriche confuse ai loro numerosi vicini ed erano appositamente progettati per rompersi facilmente. Su scala microscopica, i polimeri si comportano come un groviglio di fili di spaghetti con i reticolanti che li tengono tutti insieme e li aiutano a mantenere la loro forma, dice Shu Wang, un chimico del MIT, collaboratore di Craig.

Quando il team ha allungato gli spaghetti polimerici, i singoli reticolanti si sono rotti facilmente, come previsto. Ma il materiale sfuso ha richiesto più forza del previsto per essere strappato.

Il segreto della maggiore tenacità sta nel percorso che lo strappo deve seguire, dice Craig. Lo strappo si propaga attraverso i reticolanti facili da rompere anziché attraverso i filamenti polimerici più resistenti. Ogni connessione interrotta segue il percorso di minor resistenza, ma schivare i lunghi filamenti polimerici significa rompere molti reticolanti, il che richiede complessivamente una maggiore forza di allungamento.

Questa non è la prima volta che i ricercatori utilizzano connettori deboli per rendere i polimeri più forti. Ma a differenza di materiali simili, la maggiore tenacità non va a scapito di altre proprietà benefiche come la rigidità.

Craig spera che i risultati contribuiscano a prolungare la durata dei pneumatici e della plastica delle auto, limitando potenzialmente l’inquinamento annuale da microplastiche.

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S. Wang et al. La facile cicloreversione meccanochimica dei reticolanti polimerici migliora la resistenza allo strappo. Scienza. vol. 380, 23 giugno 2023, pag. 1248.doi: 10.1126/science.adg3229.

PJ Kole et al. Usura dei pneumatici: una fonte nascosta di microplastiche nell’ambiente. Giornale internazionale di ricerca ambientale e sanità pubblica. vol. 14, ottobre 2017, pag. 1265.doi: 10.3390/ijerph14101265.

GJ Lake e AG Thomas. La forza di materiali altamente elastici. Atti della Royal Society of London A. Vol. 300, 22 agosto 1967, pag. 108.doi: 10.1098/rspa.1967.0160.

Skyler Ware è la AAAS Mass Media Fellow 2023 di Science News. È una dottoranda del quinto anno. studentessa al Caltech, dove studia le reazioni chimiche che utilizzano o creano elettricità.

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