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Plástico reciclable

29.04.2018

Los químicos estadounidenses han sintetizado un material polimérico que, en términos de propiedades mecánicas y estabilidad térmica, no es inferior a los plásticos modernos. Su ventaja es que este material se puede reciclar de manera controlada, desmantelar nuevamente en monómeros individuales. Los monómeros así obtenidos son adecuados para una nueva polimerización, por lo que tal material puede usarse repetidamente.

Una de las principales ventajas de los plásticos modernos es su durabilidad y resistencia a cargas mecánicas externas y pequeños cambios de temperatura. Sin embargo, el hecho de que las propiedades químicas y mecánicas de los plásticos no cambien mucho con el tiempo tiene consecuencias negativas evidentes.

Es precisamente por la sostenibilidad del plástico que es casi imposible de reciclar, por lo que paulatinamente contamina el planeta, se acumula en el océano e interfiere con la vida de los ecosistemas marinos. Por lo tanto, una tarea importante de la química moderna es la búsqueda de materiales poliméricos que, por un lado, tengan las propiedades físicas necesarias y, por otro lado, puedan reciclarse fácilmente, después de lo cual pueden reutilizarse.

Químicos estadounidenses de la Universidad de Colorado, bajo la dirección de Eugene Y.-X. Chen, han sintetizado un nuevo tipo de material polimérico que tiene propiedades físicas (densidad, elasticidad y estabilidad térmica) al nivel de los plásticos modernos y puede reutilizarse gracias a ciclo de reacciones de polimerización y despolimerización inversa. El monómero de este compuesto era una molécula basada en gamma-butirolactona, en la que dos de los átomos de carbono están unidos adicionalmente en una estructura cíclica en la conformación trans. Dicho monómero se puede obtener con bastante facilidad y en grandes cantidades utilizando una síntesis en dos etapas a partir de reactivos disponibles en el mercado.

La posterior polimerización del monómero también es bastante sencilla: a temperatura ambiente utilizando una cantidad muy pequeña de catalizador (no más de un mol por ciento) y en tan solo unos minutos. En este caso, se pueden utilizar dos tipos diferentes de catalizador. Dependiendo de la elección de uno de ellos, se formará uno de dos tipos de polímeros: con estructura lineal o cíclica. El peso molecular medio de los polímeros lineales osciló entre 0,5 y 1 megadalton, y el de los polímeros cíclicos fue de unos 80 kilodalton.

En todas sus características: peso molecular, estabilidad térmica y propiedades mecánicas, ambos tipos de polímero resultaron ser muy parecidos a los tipos de plástico que se usan ahora (además, cada uno de los polímeros puede existir en dos conformaciones quirales, pero la mezcla racémica de dos enantiómeros tenía las mejores propiedades). Por lo tanto, la temperatura de fusión de los racematos de los polímeros cíclicos y lineales fue de aproximadamente 190 grados Celsius, la temperatura de transición vítrea fue de aproximadamente 50 grados Celsius y el módulo de elasticidad fue de aproximadamente 2,7 gigapascales, que es comparable al rendimiento del plástico moderno. materiales, por ejemplo, polilactida biodegradable.

Los científicos llaman a la principal ventaja del polímero sintetizado la posibilidad de su procesamiento múltiple mediante despolimerización, que puede llevarse a cabo por termólisis a temperaturas superiores a 300 grados centígrados, o a temperaturas más moderadas (alrededor de 120 grados centígrados) en presencia de cloruro de zinc. ZnCl2. El rendimiento de las reacciones de descomposición fue de alrededor del 97 por ciento. Los monómeros formados durante la despolimerización no difieren en sus propiedades del estado inicial y pueden reutilizarse para obtener el material polimérico deseado.

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Las llamadas antenas rectificadoras o antenas rectificadoras pueden generar electricidad a partir de un campo electromagnético externo (radiación de radiofrecuencia). Los científicos han creado una rectena para generar electricidad a partir del calor. El funcionamiento del elemento se basa en el efecto túnel. El problema estaba planteado de tal manera que para recoger energía del calor se requería un elemento lo más pequeño posible, pero era necesario resolver el problema del crecimiento de la resistencia a medida que se reducían los elementos.

El efecto túnel que los científicos han logrado en el elemento en realidad significa cero resistencia a la transición de electrones y un fuerte aumento en el nivel de producción. Los investigadores pudieron obtener tal efecto después de crear un espacio entre dos capas dieléctricas entre los contactos de unión, el llamado pozo cuántico. La selección del espacio y el grosor de los dieléctricos fue tal que el electrón pasó de un contacto a otro, como si atravesara una pared.

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