破れ目

Jun 07, 2023

タイヤは時間の経過とともに摩耗し、小さなプラスチック粒子が環境中に放出されますが、ゴム状材料の新しい設計戦略により、この汚染を制限できる可能性があります。

mseidelch/E+/ゲッティイメージズ

スカイラー・ウェア著

2023 年 7 月 7 日午前 9 時

新しい材料設計により、ゴムが道路と接触する部分の汚染を軽減できる可能性があります。

ポリマーと呼ばれる微細な鎖に沿って戦略的に弱点を追加すると、実際に破れにくくなると研究者らが6月23日のサイエンス誌に報告した。 自動車のタイヤにはポリマーが使用されているため、今回の研究結果は、タイヤが時間の経過とともに摩耗する際のプラスチック汚染の軽減に役立つ可能性がある。

タイヤが道路を擦ると、ゴムやプラスチックのポリマーの小さな粒子が落ち、水路を汚染し、空気を汚染します (SN: 11/12/18)。 毎年、タイヤは推定 600 万トンのマイクロプラスチックを環境中に放出しています。 より強力なポリマーが分解しにくくなれば、年間に放出される粒子の量を制限できる可能性があります。

このような丈夫な材料を作るために、デューク大学の化学者スティーブン・クレイグ氏らは、架橋剤と呼ばれる分子をポリマーに加えた。 これらの架橋剤は、ごちゃ混ぜになったポリマー鎖を多くの隣接するポリマー鎖に接続し、簡単に分解できるように特別に設計されています。 クレイグ氏の共同研究者でマサチューセッツ工科大学の化学者シュー・ワン氏によると、顕微鏡スケールでは、ポリマーは架橋剤によって絡み合ったスパゲッティの糸のように機能し、それらをまとめてその形状を維持するのに役立っているという。

チームがポリマースパゲッティを伸ばすと、予想通り、個々の架橋剤は簡単に壊れました。 しかし、バルク素材を引き裂くには予想以上に大きな力が必要でした。

クレイグ氏によると、靭性の向上の秘密は、裂け目がたどる経路にあるという。 引き裂きは、より丈夫なポリマーストランドではなく、壊れやすい架橋剤を介して伝播します。 切断された各接続は最も抵抗の少ない経路をたどりますが、長いポリマーストランドを避けることは多くの架橋剤を切断することを意味し、全体的により大きな伸長力が必要になります。

研究者がポリマーを強化するために弱いコネクタを使用したのはこれが初めてではない。 しかし、同様の材料とは異なり、靭性の向上によって剛性などの他の有益な特性が犠牲になることはありません。

クレイグ氏は、この研究結果が車のタイヤとプラスチックの寿命を延ばし、毎年発生するマイクロプラスチック汚染を潜在的に制限するのに役立つことを期待していると述べた。

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Skyler Ware は、Science News の 2023 AAAS マスメディア フェローです。 彼女は博士課程の5年生です。 カリフォルニア工科大学の学生で、電気を使用または生成する化学反応を研究しています。

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