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2024-08-20 08:51:02
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ウォーリック大学の研究者らは、従来のプラスチックに代わる持続可能な代替品の探索で大きな進歩を遂げました。環境問題への懸念の高まり、循環型経済への移行、消費者の嗜好の変化に対応して、研究チームは、小さな有機分子の特定の混合物が興味深いガラスや粘性液体を形成することを突き止めました。これらのいわゆる有機共晶は、さまざまな製品でポリマーを置き換える有望な候補です。
プラスチックは長い間、現代の製造業の主力製品となってきましたが、その環境への影響により、環境に優しい代替品の需要が高まっています。ワーウィック大学の研究では、共晶分子ガラスと液体（結晶成分を混合して形成される材料）が、この目的にはまだ十分に研究されていないものの、非常に有望な選択肢として注目されています。
チームは、それぞれ異なる結晶成分を組み合わせて慎重に作り上げた一連の疎水性共晶分子液体とガラスの開発に成功しました。示差走査熱量測定 (DSC) や紫外可視分光法などの高度な技術を使用して、共晶組成を正確に決定しました。分析は、訓練された部分最小二乗回帰モデルを使用して改良され、最適な材料ブレンドの特定における精度が確保されました。
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無料で購読する持続可能なプラスチック代替品を作る上での重要な課題の 1 つは、長期安定性を確保することです。ワーウィック チームは、粉末 X 線回折 (PXRD) を使用して、最大 14 か月の長期間にわたって非晶質材料をテストし、結晶化に対する耐性を確認することで、この課題に取り組みました。この耐久性は、製品の保存期間全体にわたって完全性を維持するために不可欠です。
研究者らは、安定性に加え、これらの材料のレオロジー特性を調べることで加工性も調査しました。その結果、すべての液体の脆性指数が低いことがわかり、ガラス吹き、繊維引き、フィルム形成、成形など、さまざまな製造プロセスに適していることがわかりました。重要な点として、異なる共晶系を混合したり可塑剤を組み込んだりすることで、これらの材料の特性を特定の用途に合わせて調整できることを研究チームが実証しました。
この研究の主任研究者であるステファン・ボン教授は、次のように述べています。「当初の計画は、製剤業界向けに、プラスチックとはまったく異なるコンセプトの材料を開発することでした。私のチームであるボンラボの有能な元博士研究員であるジョシュア・ライアン博士は、互いにさまざまな非共有結合相互作用を起こす可能性のある小さな疎水性有機分子の混合に関する体系的な研究を行いました。これらの疎水性共晶系がこれほど優れた物理的特性を持っていることは、当初の予想を超えていました。」
「私たちは、これらの共晶混合物が分子レベルでどのように相互作用するかをコンピューターシミュレーションで研究するために、同僚のガブリエーレ・ソッソ教授をチームに迎えました。これらの小分子有機共晶系は、さまざまな用途で従来のポリマーに代わる高性能材料をさらに開発する機会を提供します。ある意味では、これらはビトリマーとして知られる動的可逆性高分子共有結合材料の非共有結合類似体と見なすことができます。」
これらの材料の実用的可能性を示すために、研究者らは、4-ヒドロキシカルコンとビフォナゾールからなる共晶系をマトリックスとして使用して、制御放出研究を実施しました。この研究は概念実証として機能し、薬物送達などの用途における共晶材料の多用途性を強調しています。
英国王立化学協会の旗艦ジャーナルである Chemical Science にオープンアクセスで公開されたウォーリック大学の画期的な研究は、従来のプラスチックに代わる持続可能で多用途な代替品の開発への新たな道を切り開きます。法改正や消費者の嗜好により、より環境に優しいソリューションが求められ続ける中、これらの革新的な有機材料は将来有望な道を示しています。
参考文献: Ryan JL、Sosso GC、Bon SAF。プラスチック代替候補としての小分子有機共晶。Chem Sci. 2024。doi: 10.1039/D4SC02574A
この記事は以下のサイトから転載したものです 材料注: 資料は長さや内容が編集されている可能性があります。詳細については、引用元にお問い合わせください。当社のプレスリリースの公開方針は、 ここ。
#低分子有機共晶がプラスチック代替の可能性を示す