Gli scienziati realizzano una tazza di plastica resistente al calore

L’ultimo sviluppo delle bioplastiche di un professore dell’Università di Akron (UA) ha il potenziale per compiere importanti passi avanti nella sostenibilità per la plastica futura.
Nel laboratorio del Dr. Shi-Qing Wang della School of Polymer Science and Polymer Engineering di UA, il team si sta concentrando sulla ricerca che mostra strategie efficaci per trasformare polimeri fragili in materiali resistenti e flessibili. Ad esempio, il gruppo ha recentemente prodotto un prototipo di tazza in poli (acido lattico) (PLA) trasparente, super resistente alle alte temperature, tanto da non deformarsi nemmeno a contatto con acqua bollente.

“La plastica è diventata una parte essenziale della nostra vita quotidiana, anche se la maggior parte non può essere riciclata e quindi si accumula nelle discariche”, afferma Wang. “Alcune promettenti alternative biodegradabili/compostabili, come il PLA, in genere non sono abbastanza forti da sostituire i tradizionali polimeri a base di combustibili fossili come il poli (etilene tereftalato) (PET) perché questi materiali sostenibili sono fragili”.

Il dottor Ramani Narayan, professore presso la Michigan State University e rinomato scienziato nello spazio delle bioplastiche, afferma che la ricerca di Wang ha il potenziale per essere una svolta nel mercato del PLA. “Il PLA è il polimero 100% biologico e completamente compostabile più diffuso al mondo”, afferma Narayan. “Ma ha una bassa tenacità e una bassa temperatura di distorsione termica. La ricerca del dottor Wang potrebbe essere una tecnologia dirompente perché il suo prototipo di tazza in PLA è duro, trasparente e tuttavia rigido per contenere l’acqua bollente.”

Com’è stato realizzato il prototipo della tazza ultraresistente

Per spiegare la scienza alla base di come il suo prototipo di tazza in PLA sia in grado di acquisire duttilità e ottenere resistenza al calore, Wang utilizza l’analogia degli spaghetti cotti. Se il PLA fuso viene ingrandito di un milione di volte, ogni molecola simile a una catena sembrerebbe un filo di spaghetti, lungo molti metri. Affinché le termoplastiche (incluso il PLA) siano resistenti, è importante che la cristallizzazione non rimuova o interrompa l’intreccio dei “fili di spaghetti”.

Wang chiama questa struttura intrecciata “rete di catene”. Questa rete di catene, se opportunamente manipolata, assicura che la tazza per bevande in PLA sia meccanicamente resistente senza cristallizzazione. Ma una tale tazza commerciale collassa quando viene versata acqua bollente. “Le tazze realizzate con PLA normalmente cristallizzato possono contenere acqua bollente, ma sono terribilmente fragili e opache”, ha detto Wang.

Studiando l’origine della duttilità nei polimeri semicristallini, il gruppo di ricerca di Wang ha scoperto un modo per limitare i cristalli a scale nanoscopiche nel PLA preservando la rete, ottenendo una tazza trasparente, resistente e resistente al calore. Una tazza così trasparente può contenere tè e caffè caldi e potrebbe sostituire la maggior parte delle tazze di plastica per bevande sul mercato.

Ph. Credit: Università di Akron