Hiểu các đặc tính cấu trúc của quá trình xử lý PLA
PLA là loại polymer 100% có nguồn gốc sinh học và có thể phân hủy hoàn toàn hàng đầu thế giới. Nhưng nó có độ dẻo dai thấp và nhiệt độ lệch nhiệt thấp. Nó mềm đi và sụp đổ về mặt cấu trúc ở nhiệt độ khoảng 140 độ F, khiến nó không thể sử dụng được trong nhiều ứng dụng đóng gói thực phẩm nóng và hộp đựng dùng một lần. Nghiên cứu này có thể là một công nghệ đột phá vì cốc PLA nguyên mẫu rất bền và trong suốt, nhưng cứng và không thể chứa nước sôi.
Giáo sư Shiqing Wang của UA đã và đang nỗ lực xây dựng nền tảng kiến thức để hiểu mối quan hệ xử lý-cấu trúc-thuộc tính của các loại nhựa khác nhau và áp dụng kiến thức mới nhất để giải quyết tính giòn của PLA.
Khoa học đằng sau những chiếc cúp PLA khó khăn
Để giải thích tính khoa học đằng sau cách một chiếc cốc PLA nguyên mẫu có được độ dẻo và khả năng chịu nhiệt, Wang sử dụng ví dụ tương tự về mì ống đã nấu chín. Nếu PLA nóng chảy được phóng đại lên một triệu lần, mỗi phân tử dạng chuỗi sẽ trông giống như một sợi mì spaghetti dài vài mét. Điều quan trọng là nhựa nhiệt dẻo, bao gồm cả PLA, phải bền, tức là quá trình kết tinh không thể loại bỏ hoặc phá vỡ các “sợi spaghetti” rối.
Cấu trúc đan xen này, được gọi là “mạng lưới”, cho phép mọi người loại bỏ gần như toàn bộ mì spaghetti ra khỏi bát bằng một đôi đũa và mạng lưới chuỗi này, khi được thực hiện chính xác, sẽ đảm bảo rằng cốc đựng đồ uống PLA bền về mặt cơ học và không bị kết tinh. Tuy nhiên, những chiếc cốc thương mại như vậy có thể xẹp xuống khi đổ nước sôi vào.” Cốc làm từ tinh thể PLA thông thường có thể chứa nước sôi nhưng rất giòn và đục.” Ông Vương
đã nghiên cứu nguồn gốc độ dẻo của các polyme bán tinh thể, dẫn đến việc phát hiện ra cách giam giữ các tinh thể ở cấp độ nano trong khi vẫn bảo toàn mạng lưới PLA, tạo thành một chiếc cốc trong suốt, dẻo dai và chịu nhiệt. Những chiếc cốc trong suốt này có thể đựng trà và cà phê nóng và có thể thay thế hầu hết các cốc đựng đồ uống bằng nhựa trên thị trường.
“Tác động từ sự hiểu biết mới của chúng tôi cuối cùng sẽ thúc đẩy sự tăng trưởng theo cấp số nhân trên thị trường PLA,” Wang nói.
