Эти головоломки-танграмы изготовлены из нового вида съедобного пластика на основе целлюлозы, цвет которого определяется крошечными наноструктурами внутри материала, а не красителями. Источник: ACS Nano (2025). DOI: 10.1021/acsnano.5c05346
Пластик — один из крупнейших источников загрязнения на Земле. Он может годами разлагаться на суше или в воде. Но новый вид ярко окрашенного пластика на основе целлюлозы, описанный в ACS Nano, может изменить ситуацию. Добавив лимонную кислоту и чернила кальмара в полимер на основе целлюлозы, исследователи создали различные виды структурно окрашенного пластика, который по прочности сравним с традиционным пластиком, но изготовлен из натуральных биоразлагаемых ингредиентов и легко перерабатывается с помощью воды.
Многие виды пластика окрашены с помощью специальных красителей, из-за чего эти материалы сложно перерабатывать с помощью обычных процессов. Со временем красители могут выцветать или проникать в окружающую среду, создавая угрозу для дикой природы. Одним из способов избавиться от необходимости использовать красители может стать явление, называемое структурным цветом. Оно возникает, когда крошечные структуры в материале отражают свет определённой длины волны, а не молекулы красителя или пигмента. Структурный цвет придаёт павлиньим перьям и крыльям бабочек яркие оттенки и ослепительный блеск, но некоторые синтетические полимеры также обладают структурным цветом.
Гидроксипропилцеллюлоза (ГПЦ), производное целлюлозы, часто используемое в пищевой промышленности и фармацевтике, является одним из примеров материала, который может демонстрировать структурную окраску. В жидком состоянии она переливается радужными оттенками, но из-за её химических свойств исторически было сложно превратить её в твёрдый пластик. Исследователи Лэй Хоу, Пэйи Ву и их коллеги хотели выяснить, можно ли изменить химический состав ГПЦ, чтобы создать яркие, структурно окрашенные пластмассы, которые были бы такими же прочными, как существующие пластмассы на основе нефти, и при этом экологически безопасными.
Новому пластику можно придать форму трёхмерных фигур (слева), выдавить его через 3D-принтер (в центре) или даже сложить в виде лебедя-оригами (справа). Источник: ACS Nano (2025). DOI: 10.1021/acsnano.5c05346
Исследователи добавили в полимер HPC лимонную кислоту, порошок чернил кальмара и воду, что привело к образованию дополнительных водородных связей внутри полимера и созданию прочного материала, который высох на воздухе при комнатной температуре. Окончательный оттенок высохшего материала зависел от количества лимонной кислоты, поэтому исследователи смогли создать синий, зелёный, оранжевый и красный варианты. Окончательная интенсивность цвета зависела от количества порошка чернил кальмара.
Затем они напечатали на 3D-принтере эту жидкую смесь в виде различных форм, которые были отлиты в небольшие конструкции, сформированы в тонкую плёнку и аккуратно сложены в виде вертушек и журавликов-оригами.
Поскольку пластик растворяется в воде, исходный пластик на основе HPC может быть преобразован в новую форму после повторной сушки. Переработанный пластик обладал механическими свойствами, которые были сопоставимы или превосходили таковые у большинства коммерческих, недавно произведенных пластмасс. Исследователи говорят, что эта работа обеспечивает эффективную стратегию разработки экологически чистых пластмасс следующего поколения, не содержащих красителей.
Источник: PSYS.ORG
