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May 26, 2023

Un materiale polimerico magnetico polimerizzato in forma mediante microonde

Australian researchers have created a versatile new polymer material that can be

Ricercatori australiani hanno creato un nuovo materiale polimerico versatile che può essere utilizzato per purificare l'acqua o come materiale da costruzione riciclabile e persino trasformato in componenti leggeri di macchine.

Secondo una ricerca pubblicata su Polymer Chemistry, il materiale è realizzato pressando a caldo insieme nanoparticelle di ferro magnetico e un polimero ricco di zolfo, ottenuto da olio di canola e zolfo elementare.

Le particelle di ferro consentono al materiale di essere manipolato con un magnete e di essere riscaldato molto rapidamente con le microonde, il che gli consente di polimerizzare in una forma solida in pochi secondi.

Questo materiale versatile è anche riciclabile e facile da riutilizzare perché può essere macinato e rimodellato più volte.

L'autore senior dello studio, Justin Chalker, professore di chimica alla Flinders University, afferma che la nuova ricerca fornisce importanti prove aggiuntive del potenziale e della versatilità dei polimeri ricchi di zolfo.

"Questo studio illustra l'utilità e la portata in espansione dei polimeri ricchi di zolfo", afferma Chalker. "La bonifica dei metalli pesanti, nuovi materiali da costruzione e componenti di macchine leggeri e riciclabili sono stati tutti realizzati con questo unico materiale versatile."

Il polimero ricco di zolfo viene prodotto combinando il sottoprodotto dello zolfo della raffinazione del petrolio e l'olio vegetale insaturo, che viene poi macinato in particelle di circa 0,5 millimetri fino a 3 mm di diametro. Centinaia di chilogrammi di questo materiale possono essere prodotti industrialmente, rendendolo facilmente disponibile per essere integrato in nuove tecnologie.

Le nanoparticelle magnetiche di Maghemite (γ-Fe2O3) – un ossido di ferro – sono state pressate a caldo e integrate nel polimero a 100 °C, quindi ripetutamente macinate e pressate a caldo per una distribuzione più uniforme in tutto il materiale.

I ricercatori hanno dimostrato che il materiale a reazione magnetica può essere utilizzato per rimuovere il mercurio dall'acqua contaminata; assorbe il metallo tossico perché lo zolfo nel polimero lega i metalli pesanti.

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E, invece di dover filtrare la miscela, le nanoparticelle magnetiche consentono di raccogliere facilmente il materiale con l'uso di un magnete. Potrebbero ridurre la concentrazione di mercurio nell’acqua a meno di 7 parti per miliardo – una riduzione del 99,9% del mercurio rispetto alla miscela originale.

"Questo è un modo semplice per rimuovere i metalli tossici da miscele complesse", afferma l'autore principale, il dottor Nic Lundquist, ricercatore associato di chimica presso la Flinders University.

Il materiale può anche essere trasformato in oggetti solidi mediante indurimento a microonde, come dimostrato dal team modellando un'elettrovalvola.

Aumentando il contenuto di nanoparticelle di ferro del composito, sono stati in grado di creare una valvola che, quando una corrente elettrica veniva fatta passare attraverso la bobina del solenoide per produrre una forza magnetica, poteva essere fatta aprire.

La loro versione in polimero ricco di zolfo magnetico era solo un decimo della massa del componente commerciale originale interamente in metallo.

"Questa è una dimostrazione di come i compositi a base polimerica possano essere sostituti leggeri di componenti di macchine tradizionalmente composti interamente da metallo. Tali capacità sono importanti nella robotica morbida e nelle macchine che richiedono un peso più leggero per un trasporto più efficiente", scrivono gli autori. nel loro studio.

Il materiale a reazione magnetica ha dimostrato inoltre di essere un legante efficace per nuovi materiali da costruzione, tracciando nuovi percorsi per la conversione dei rifiuti.

"Sono molto entusiasta delle possibili nuove applicazioni di questi polimeri e posso immaginare la loro diffusione in diversi campi, dalla bonifica ambientale alla robotica", afferma il dott. Lundquist.

Originariamente pubblicato da Cosmos come Polimero versatile che può essere manipolato dai magneti e polimerizzato mediante microonde

Imma Perfetto è giornalista scientifica presso Cosmos. Ha conseguito una laurea con lode in Comunicazione scientifica presso l'Università di Adelaide.

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