Nghiên cứu chế tạo vật liệu polymer từ đường trong gỗ

Những nhà khoa học từ Đại học Bath đã nghiên cứu chế tạo ra nguồn vật liệu polymer mới sử dụng một trong những nguồn đường phong phú thứ hai trong tự nhiên, xylose.

Xylose, nguồn nguyên liệu lấy cảm hứng từ tự nhiên, làm hạn chế sự phụ thuộc vào sản phẩm có nguồn gốc từ dầu thô. Đồng thời nó cũng mang các đặc điểm và tính chất có thể dễ dàng kiểm soát để chế tạo ra những nguyên liệu có độ linh hoạt hoặc kết tinh.

Những nhà nghiên cứu, từ Trung tâm Công nghệ Bền vững và Tuần hoàn của Đại học Bath cho biết loại polymer này thuộc nhóm polyether, đáp ứng được nhiều loại ứng dụng khác nhau, trong đó là một thành phần cấu trúc cho polyurethane, sử dụng trong chế tạo nệm và đế giày; là dẫn xuất thay thế có nguồn gốc sinh học cho polyethylene glycol, một hóa chất được sử dụng rộng rãi trong dược sinh học; hoặc polyetylen oxit, chất được sử dụng làm chất điện phân trong pin.

Nhóm nghiên cứu cũng cho biết có thể hoàn toàn cải thiện chức năng của vật liệu này bằng cách gắn thêm những nhóm chức hóa học như các đoạn mồi huỳnh quang hay chất nhuộm vào phân tử đường, ứng dụng cho cảm biến hóa học hay sinh học.

Nhóm nghiên cứu có thể dễ dàng tạo ra hàng trăm gram vật liệu này và nhấn mạnh rằng khả năng sản xuất hoàn toàn có thể mở rộng hơn nhiều lần.

Dr. Antoine Buchard, Nghiên cứu viên Đại Học Royal Society và Độc giả của Trung tâm Công nghệ Bền vững và Tuần hoàn, dẫn đầu cuộc nghiên cứu này.

Ông nói: “Chúng tôi cảm thấy rất phấn khởi khi tạo ra được vật liệu bền vững này từ nguồn nguyên liệu tự nhiên dồi dào – gỗ.

“Sự phụ thuộc và nhựa và các loại vật liệu có nguồn gốc nguyên liệu hóa thạch là vấn đề chính, và polymer dẫn xuất sinh học từ các nguồn nguyên liệu có khả năng tái tạo như thực vật là một phần trong những giải pháp làm cho nhựa trở thành vật liệu có tình bền vững.

“Loại vật liệu này thực sự rất linh hoạt vì các đặc điểm cơ học cũng như hóa học của nó có thể được tinh chỉnh dễ dàng, từ ứng dụng để tạo thành các nguyên liệu có tính kết tinh hay để tạo nên những loại cao su dẻo dai; cũng như có những chức năng hóa học rất độc đáo.

“Cho tới nay, việc chế tạo ra một loại polymer dẫn xuất sinh học là rất khó.

“Việc tạo ra loại nguyên liệu này rất có ý nghĩa, chúng ta có thể áp dụng vào nhiều loại ứng dụng khác nhau, từ ngành công nghiệp chế tạo túi hay chăm sóc sức khỏe hoặc vật liệu năng lượng, theo một cách bền vững hơn.”

Như mọi loại đường khác, xylose thường được tìm thấy trong tự nhiên ở hai dạng có cấu trúc đối xứng gương là D và L.

Polymer sử dụng nguồn nguyên liệu từ D-enatiomer xylose. Tuy nhiên, những nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng, kết hợp sử dụng dạng L sẽ khiến cho cấu trúc polymer chắc chắn hơn.

Nhóm nghiên cứu đã nộp bằng sáng chế cho công nghệ của họ và hiện đang quan tâm đến việc hợp tác với các cộng tác viên trong công nghiệp để mở rộng quy mô sản xuất hơn nữa và khám phá thêm các ứng dụng của loại vật liệu này.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí hóa học uy tín Angewwandte Chemie International Edition (chế độ mở cho truy cập) và được tài trợ bởi Hiệp hội Hoàng gia và Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Vật lý và Kĩ thuật, một phần của UK Research and Innovation.