פולימר המתפרק באופן עצמי בחשיפה לשמש

חוקרים מהמכון הטכנולוגי של ג’ורג’יה באטלנטה הצליחו לפתח מערכת פולימרית המסוגלת להיעלם באופן מידי בחשיפה לשמש בעקבות ייזום עצמי של דה-פולימריזציה

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]

צוות המחקר ביסס את מערכת ההתפרקות שלו על פוליאלדהידים טבעתיים, כגון פתאלאלדהיד. שבירת רק אחד מאלפי הקשרים הכימיים המרכיבים את הפולימרים הטבעתיים הללו תוביל להתפרקות מידית למונומרים המרכיבים את הפולימר, מסביר החוקר הראשי. “החומר עובר דה-פולימריזציה מידית בשלב אחד”, מוסיף החוקר.

הבעיה היא היציבות של החומרים הללו, מציין החוקר הראשי. “פולימרים רגילים יציבים בטמפרטורת החדר, אולם הפולימרים שלנו (פוליאלדהידים) חייבים להתקבל בטמפרטורות נמוכות מאוד מכיוון שהם בלתי יציבים באופן בסיסי בטמפרטורת החדר”, הוא מסביר. יחד עם זאת, על ידי הכנת הפולימרים ברמת טוהר גבוהה מאוד, צוות המחקר הצליח להפוך אותם ליציבים בטמפרטורת החדר. בשלב הבא החוקרים פיתחו תוספים המסוגלים לייזום את ההתפרקות העצמית. הטריגר הוא פוטו-זרז המגיב לאורכי גל בתחום הנראה או בתחום העל-סגול ויוזם את שלב שבירת הקשר המוביל לדה-פולימריזציה של החומר בכללותו.

הצוות הצליח להדגים כי שלב דה-פולימריזציה זה יכול להיות נשלט מרחוק על ידי הפעלת נורית לד זעירה הנמצאת בהתקן העשוי מהפולימר. “נורית הלד היא כל כך זעירה שהיא פשוט קורסת כאשר החומר מתפרק”, אומר החוקר. גם חימום הפולימר לטמפרטורה של שמונים מעלות צלזיוס יכול לייזום את תהליך ההתפרקות. “אם יש בידך סוללה והתקן חימום קטן, אתה פשוט מחמם אותה מעט והיא מתפרקת לחלוטין,” מסביר החוקר. תהליך הדה-פולימריזציה והאידוי יכול להימשך ממספר שניות ועד שעות אחדות, זאת כתלות בשיטה בה משתמשים ובשעה ביום שבה ההתקן מופעל. קבוצת המחקר הצליחה גם להבין כיצד ניתן להפעיל את תהליך ההשמדה העצמית הזו בהשהיית זמן, כך שההתקן יהיה יציב למספר שעות מוגדרות מראש.

החומר שימש להכנת גלאים קטנים המורכבים מלוח מעגלים מודפס העשוי מפוליאלדהידים עם ננו-חלקיקים של כסף ונחושת בתור המחברים מוליכי החשמל. בחשיפה לאור, המחברים של הפולימר מתפרקים ולוח המעגלים המודפס נעלם לו. הצוות ניצל את החומר גם בכדי להדגים שימוש בו להכנת מצנח שיוכל להצניח מטען למרחק של מאות קילומטרים ויותר, ובנקודת ההצנחה הוא פשוט מתפרק לו ונעלם. החוקרים ניסו להכין גם התקנים גדולים יותר. בשנה שעברה החוקרים הציבו דאון במשקל של חמישה קילוגרמים בתוך בלון הליום בלילה, הטיסו אותם למרחק של 70 קילומטרים והצניחו אותם במרחק קצר מהיעד המתוכנן, מציין החוקר. “השמש הפציעה בשמים והדאון פשוט נעלם לו”, מסביר החוקר.

לצד היישומים הצבאיים הברורים מאליו שלו, לחומר יש שימושים אזרחיים רבים, אומר החוקר. למשל, ציפויי מגן זמניים העוטפים מוצרי צריכה, או גלאי סביבה המיועדים לנטר את תכולת הקרקע בשדות גדולים. “אתה יכול לפזר גלאים בשטחי השדה, לאסוף את הנתונים מתוכם, ואז לייזום את ההיעלמות שלהם בסיום הניטור”, מציע החוקר. “הם פשוט יתפרקו לחומרים טבעיים יחסית שאינם רעילים לאדם או לקרקע”. החוקר מציין כי אכן יש להתייחס לחששות באשר לחשיפה לאלדהידים ותוספים אלו טרם ולאחר התפרקותם. “אין שום רכיב בחומר שהוא חומר מזיק ידוע, אולם, כל הרכיבים הם כימיקלים ויש להתייחס לעלון בטיחות המוצר שלהם טרם השימוש בהם,” מוסיף החוקר. “יש לטפל בחומר הזה בתשומת לב, והוא אינו אינרטי כמו פלסטיק רגיל, כך שעלינו להיות זהירים בשימוש שאנו עושים בו”.

הידיעה על המחקר באתר האגודה האמריקנית לכימיה