Пластик научились окрашивать без красителей и пигментов
В своем новом исследовании ученые показали, как из натуральных и биоразлагаемых компонентов можно создать прочный, ярко окрашенный пластик, который сможет не только заменить традиционные нефтепродукты, но и значительно сократить уровень загрязнения окружающей среды. Новый материал основан на производном целлюлозы — гидроксипропилцеллюлозе (HPC), к которой исследователи добавили лимонную кислоту, порошок чернил кальмара и воду. Благодаря этим компонентам удалось добиться яркой окраски материала, без использования токсичных красителей и пигментов.
Обычные пластики, как правило, окрашиваются при помощи синтетических красителей, что усложняет процесс переработки отслуживших срок пластиковых изделий и увеличивает риск загрязнения окружающей среды при их разрушении. С течением времени такие красители могут вымываться в почву или водоемы, нанося вред животным и экосистемам. В отличие от них, разработанный материал не окрашен в прямом смысле этого слова. Цвет ему придают не частицы пигмента, а микроскопическими структуры в самом материале, которые отражают свет определенной длины волны. Именно таким образом получают свои насыщенные цвета перья павлинов или крылья бабочек. Ранее ученые уже наблюдали подобное явление у некоторых синтетических полимеров, но до настоящего момента создать устойчивый, прочный материал с такими оптическими свойствами из натуральных компонентов было сложно.
Ключевую роль в разработке нового материала сыграли лимонная кислота и чернила кальмара. Лимонная кислота способствовала формированию дополнительных водородных связей в структуре HPC, за счет чего материал становился твердым при высыхании на воздухе. От количества кислоты зависел оттенок будущего пластика: от голубого до красного. А интенсивность цвета регулировалась за счет содержания порошка чернил кальмара. В результате получился прочный и яркий материал, который можно использовать в самых разных формах — от тонкой пленки до трехмерных объектов, напечатанных на 3D-принтере или даже сложенных в виде оригами.
Одним из самых впечатляющих свойств нового материала стала его полная растворимость в воде. Это означает, что из использованного пластика можно снова создать новый, просто растворив его и дав высохнуть в нужной форме. При этом переработанный материал сохранял или даже превосходил механические свойства коммерчески доступных пластиков на нефтяной основе. Такой подход открывает путь к созданию не только биоразлагаемых, но и многоразово перерабатываемых пластмасс без использования вредных красителей.
