โปรตีนแนวใหม่ที่ให้ความเหนียวและคงทนสำหรับยาง

นักวิจัยชาวจีนได้สร้างอนาลอกสังเคราะห์ขึ้นใหม่เพื่อวัลคาไนซ์ยางธรรมชาติ ซึ่งวัสดุดังกล่าวจะมีความแข็งแรงและทนทานเหมือนต้นฉบับ กุญแจสำคัญของวัสดุแนวใหม่ คือ โซ่โปรตีนสั้นที่ยึดติดกับโซ่ด้านข้างของแกนหลักของพอลิเมอร์ ช่วยให้แน่ใจว่าการเชื่อมโยงทางกายภาพจะมีความเสถียรและให้วัสดุเสริมแรงด้วยตนเองภายใต้แรงตึง ในทางตรงกันข้ามกับยางแบบดั้งเดิม มันง่ายกว่าที่จะรีไซเคิล

ปัจจุบันยางธรรมชาติประกอบด้วยโพลีเมอร์ที่มีความยืดหยุ่นหลากหลายประเภท ซึ่งถูกแปรรูปเพื่อนำมาใช้ในยางรถยนต์ อุตสาหกรรมยานยนต์ และสินค้าอื่นๆ เช่น ที่นอนยางพารา แม้ว่ายางสังเคราะห์บางชนิด จะมีโครงสร้างของสายโซ่หลักเหมือนกับยางธรรมชาติ แต่ยางธรรมชาติที่ผ่านการวัลคาไนซ์ ยังคงเหนือกว่าอย่างเห็นได้ชัด เพราะมีความแข็งแรงกว่าและแข็งแกร่งกว่า เหตุผลนี้ เป็นผลที่เกิดขึ้นเองโดยการเสริมแรงด้วยตนเอง ซึ่งทำให้เกิดการแข็งตัวของวัสดุภายใต้แรงตึงเชิงกล ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การตกผลึกของสายพันธุ์ เป็นที่ทราบกันดีว่า องค์ประกอบขั้วพิเศษ – โปรตีนและฟอสโฟลิปิด ที่ไม่เกาะติดกับเซลล์ – ที่ปลายโซ่โพลิเมอร์ มีบทบาทความเหนียวในระดับสูง

ฟังก์ชั่นของปลายโซ่อาจเป็นวิธีการปรับปรุงสมบัติเชิงกลของยางสังเคราะห์ แต่วิธีการสังเคราะห์ที่เหมาะสมนั้นยังขาดอยู่ Yun-Xiang Xu และ Guangsu Huang นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเสฉวนในเฉิงตู ประเทศจีน ได้ค้นพบเทคนิคด้วยการใช้ระบบตัวเร่งปฏิกิริยาที่จัดตั้งขึ้นตามองค์ประกอบของธาตุหายากและสารตั้งต้นที่เสถียรพิเศษ โดยประสบความสำเร็จในการผลิตโซ่โพลิเมอร์ที่ยาวมากของหน่วย isoprene ที่มีระดับของการเชื่อมโยงระดับสูงภายใน backbone และโซ่ข้างที่มีขั้วจำนวนมาก กับกลุ่มไฮดรอกซิลในตอนท้าย แนวคิดก็คือ เลียนแบบยางธรรมชาติโดยการแนบชีวโมเลกุลกับกลุ่มไฮดรอกซิลเหล่านี้ เพื่อให้เกิดการเชื่อมโยงทางกายภาพของโซ่พอลิเมอร์ไว้ ทั้งนี้ ได้แรงบันดาลใจมาจากความเสถียรและความแข็งแรงของใยแมงมุม ซึ่งนักวิจัยเลือกใช้โซ่พอลิเมอร์ที่สั้น (oligopeptides) ซึ่งทำจากโมเลกุลทั้งสี่ของกรดอะมิโนและอะลานีน และเนื่องจากโซ่เปปไทด์และโพลิไอโซพรีน ไม่สามารถผสมกันได้ แต่เมื่อนำมารวมเข้าด้วยกันจะส่งผลทำให้เกิดการเชื่อมโยงทางกายภาพ ที่ให้ความแข็งแรงและความทนทานของยางสังเคราะห์ใหม่เพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยไม่ทำให้ความยืดหยุ่นลดลงแม้แต่น้อย นอกจากนี้ วัสดุดังกล่าวยังแสดงให้เห็นถึงการเสริมแรงด้วยตนเองอย่างมีนัยสำคัญทผ่านการตกผลึกของวัสดุ ซึ่งสมบัติได้สอดคล้องกับยางธรรมชาติวัลคาไนซ์ ดังนั้น กระบวนการวัลคาไนซ์แบบดั้งเดิมอาจไม่จำเป็นต้องใช้ในกระบวนการนี้ ความสามารถในการรีไซเคิลของยางโพลีไอโซพรีนประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ จึงได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และด้วยวิธีนี้ ปริมาณของยางรีไซเคิลที่ทิ้งในหลุมฝังกลบหรือเผาด้วยต้นทุนสูง เพื่อผลต่อสิ่งแวดล้อมอาจลดลงในอนาคต

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องที่ต้องการถูกทำเครื่องหมาย *