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2025-01-17 10:00:00
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コロラド州立大学の研究者は、現在市販されているものよりも強力でありながら生分解性で再利用可能な粘着ポリマーを開発しました。 調査結果 – で説明されています 科学 – 一般的な天然ポリマー P3HB を、強力かつ持続可能な結合剤として使用するために化学的に再設計する方法を示します。
接着剤は、自動車、包装、エレクトロニクス、太陽電池、建築など多くの分野で一般的に使用されています。これらを合わせると約 500 億ドルの産業が形成され、私たちの現代生活の多くを支えているだけでなく、増大するプラスチック廃棄物問題にも貢献しています。この論文では、実験、シミュレーション、プロセスモデリングを使用して代替ポリマーを開発するチームの研究について説明しています。
このプロジェクトを主導したのは、 大学特別教授 ユージン・チェン で 化学科。 この論文の他のパートナーには、国立再生可能エネルギー研究所のグレッグ・ベッカム氏、カリフォルニア大学バークレー校のティン・シュー教授、およびそのグループの研究者が含まれます。
チェン氏は、ポリ(3-ヒドロキシ酪酸)、つまりP3HBは、適切な生物学的条件下で微生物によって生成される天然の生物由来の生分解性ポリマーであると述べた。この方法で作られたポリマーは接着性ではありませんが、彼の研究室はその構造を化学的に再設計することができ、アルミニウム、ガラス、木材などのさまざまな基材や表面に使用した場合に、一般的な石油由来の非生分解性オプションよりも強力な接着力を発揮できるようになりました。 。再設計された P3HB の接着強度は、さまざまな用途のニーズに合わせて調整することもできます。
この調査結果は、次のより大きな目標の一部です。 チェンさんのグループ 世界的なプラスチック汚染危機に対処する能力を向上および拡大する。彼のチームは、今日のプラスチック材料に代わる、化学的にリサイクル可能で生分解性があり、全体的にはより持続可能な代替品を開発するための多くの取り組みに取り組んでいます。同氏は、多くの人が使い捨てウォーターボトルに伴うライフサイクルの問題を本質的に認識しているが、接着剤はより困難な問題を提示し、潜在的な解決策は少ないと述べた。
「Gorilla Glue や JB Weld などの石油ベースの熱硬化性接着剤は、熱可塑性ホットメルトと同様に、他の材料との結合が強いため、リサイクルや回収が非常に困難または不可能になる可能性があります。」と彼は言いました。 「代わりに、私たちのアプローチは、調整可能な強度、またはこれらのオプションと比較してさらに高い強度を備えた、さまざまな産業で使用できる生分解性材料を提供します。」
イーサン・クインは博士号を取得しています。 CSU の学生であり、博士研究員 Zhen Zhang とともに論文の共同筆頭著者を務めました。クイン氏は、自分と張氏が資料の作成とテストに関する作業を主導したと述べた。
「私たちはサンプルの P3HB スティック接着剤を開発し、それを市販の接着剤ガンと組み合わせて使用して、段ボール箱や鋼板上のその他の特性をシールする用途をテストすることができました」とクイン氏は述べています。 「データが他のオプションよりも強力であることを裏付けていることは知っていましたが、一般的なホットメルト オプションよりもはるかに優れた性能を示し、既存の接着剤が 15 ポンドであるのに比べて最大 20 ポンドを所定の位置に保持できることを証明できたことにはショックを受けました」管理できなかった。」
チェン氏は、P3HBは管理された環境や管理されていない環境を含むさまざまな環境下で生分解性があると述べた。つまり、塩分を含んだ海水や土壌などと同様に、埋め立て地でも自然に生分解されるということです。これにより、ライフサイクルの終了時に材料を処理するための可能な選択肢の範囲が広がります。 P3HB 接着剤は回収、再処理、再利用することもできます。
CSUチームは今後、このポリマーを広く使用できるよう商業化する方法の検討に着手する予定だ。
「私たちは、全体的なコストと環境への影響を下げる方法を含む、大量生産を目指して 2 つの異なるアプローチに取り組んでいます」とチェン氏は述べました。 「NREL チームが行った分析により、改善できる主要な領域が特定されました。今後も引き続き協力していきます」 ボトルコンソーシアム それらの拡大への取り組みについて。」
参照： Zhang Z、Quinn EC、Kenny JK 他立体微細構造を制御した生分解性接着剤。 科学。 2025;387(6731):297-303。土井： 10.1126/science.adr7175
#生分解性接着剤は従来の接着剤を上回ります