눈물

Jun 07, 2023

타이어는 시간이 지남에 따라 마모되어 작은 플라스틱 입자를 환경으로 방출하지만 고무 소재에 대한 새로운 설계 전략은 이러한 오염을 제한할 수 있습니다.

mseidelch/E+/Getty 이미지

스카일러 웨어(Skyler Ware)

2023년 7월 7일 오전 9시

새로운 소재 디자인은 고무가 도로와 만나는 부분의 오염을 줄일 수 있습니다.

폴리머라고 불리는 미세한 사슬을 따라 전략적으로 약점을 추가하면 실제로 찢어지기가 더 어려워진다고 연구자들은 6월 23일 사이언스(Science)에 보고했습니다. 폴리머는 자동차 타이어에 사용되기 때문에 이번 연구 결과는 시간이 지남에 따라 타이어가 마모됨에 따라 플라스틱 오염을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

타이어가 도로에 긁히면 작은 고무 및 플라스틱 폴리머 입자가 떨어져 수로와 공기를 오염시킵니다(SN: 11/12/18). 매년 타이어는 약 600만 톤의 미세 플라스틱을 환경에 배출합니다. 덜 쉽게 분해되는 더 강한 폴리머는 매년 흩어지는 입자의 양을 제한할 수 있습니다.

이러한 견고한 재료를 만들기 위해 Duke University의 화학자 Stephen Craig와 동료들은 가교제라고 불리는 분자를 폴리머에 추가했습니다. 이 가교결합제는 뒤죽박죽된 고분자 사슬을 많은 이웃 사슬과 연결하며, 쉽게 부서지도록 특별히 설계되었습니다. 미세한 규모에서 폴리머는 교차 결합제가 함께 결합되어 모양을 유지하는 데 도움이 되는 스파게티 가닥의 엉킴처럼 작용한다고 Craig의 공동 작업자이자 MIT의 화학자인 Shu Wang은 말합니다.

팀이 폴리머 스파게티를 늘렸을 때 예상대로 개별 가교 결합제가 쉽게 부러졌습니다. 그러나 벌크 재료를 찢는 데는 예상보다 더 많은 힘이 필요했습니다.

인성을 증가시키는 비결은 찢어지는 경로에 있다고 Craig는 말합니다. 찢어짐은 더 단단한 폴리머 가닥을 통하지 않고 부서지기 쉬운 가교제를 통해 전파됩니다. 각각의 끊어진 연결은 저항이 가장 적은 경로를 따르지만 긴 폴리머 가닥을 피한다는 것은 많은 가교제를 깨뜨리는 것을 의미하므로 전체적으로 더 많은 신축력이 필요합니다.

연구자들이 폴리머를 더 강하게 만들기 위해 약한 커넥터를 사용한 것은 이번이 처음이 아닙니다. 그러나 유사한 재료와 달리 인성이 증가한다고 해서 강성과 같은 다른 유익한 특성이 희생되는 것은 아닙니다.

크레이그는 이번 발견이 자동차 타이어와 플라스틱의 수명을 연장하고 잠재적으로 연간 미세플라스틱 오염을 제한하는 데 도움이 되기를 희망한다고 말합니다.

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S. Wanget al. 고분자 가교제의 손쉬운 기계화학적 고리전환은 인열 저항을 향상시킵니다. 과학. Vol. 380, 2023년 6월 23일, p. 1248. doi: 10.1126/science.adg3229.

PJ Koleet al. 타이어의 마모: 환경에 존재하는 은밀한 미세플라스틱 공급원입니다. 환경 연구 및 공중 보건에 관한 국제 저널. Vol. 2017년 10월 14일, p. 1265. doi: 10.3390/ijerph14101265.

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Skyler Ware는 Science News의 2023 AAAS 매스미디어 연구원입니다. 그녀는 5년차 박사과정입니다. Caltech의 학생으로 전기를 사용하거나 생성하는 화학 반응을 연구합니다.

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