يعمل البوليمر الجديد على إطالة العمر الافتراضي للمنتجات الغذائية والصيدلانية

نتج هذا الاكتشاف عن طريقة تعتمد على تقنية النانو مصممة لمنع مرور الغازات الضارة عبر البوليمر، مما يساعد على تقويته مع استخدام مواد أقل.

قد يساعد اكتشاف جديد من جامعة كيس ويسترن ريزيرف على تمديد أوقات سلامة ونضارة المنتجات الغذائية والأدوية وتجفيف وسلامة المعدات الإلكترونية - وكل ذلك بتكلفة منخفضة. نتج هذا الاكتشاف عن طريقة تعتمد على تقنية النانو مصممة لمنع مرور الغازات الضارة عبر البوليمر، مما يساعد على تقويته مع استخدام مواد أقل. ونشرت النتائج في عدد فبراير من المجلة العلمية ساينس.

وقالت آن هيلتنر، المؤلفة الرئيسية للورقة البحثية وأستاذة العلوم والهندسة في الجامعة: "يأخذنا هذا البحث خطوة كبيرة نحو تطوير حواجز بوليمرية أكثر مرونة وشفافية لعدد من التطبيقات المختلفة".

وكان هذا الاكتشاف نتيجة عرضية تماما، وفقا للباحث. اكتشف الباحثون أنه عندما يقتصر على طبقات نانوية، تتبلور مادة أكسيد البولي إيثيلين (PEO) كطبقة أحادية، بينما تنظم نفسها في بلورات مفردة كبيرة غير منفذة، مما يقلل بما يصل إلى مائة مرة من كمية الغاز القادر على اختراقها. في جميع أنواع التطبيقات القائمة على البوليمرات. عندما اقتصر البوليمر القابل للتشكيل على مثل هذه الطبقات الصغيرة، فوجئ الباحثون عندما اكتشفوا أنه ينظم نفسه ذاتيًا في تعبئة بلورية مثالية تقريبًا لسلاسل البوليمر داخل كل طبقة من هذه الطبقات الرقيقة، كما يوضح الباحث.

المناطق البلورية في البوليمرات عبارة عن مجمعات يتم فيها ترتيب الذرات في سلاسل البوليمر جنبًا إلى جنب بنمط منظم وصلب ومحدد، على غرار قطرات الماء التي تصطف بشكل مثالي في الجليد (وهو بلورة ماء). وبما أن الذرات موضوعة بالقرب من بعضها البعض في نمط منظم، فإن المجمعات البلورية من البوليمرات لا تسمح بمرور الغازات، حتى الأصغر من نوعها، مثل الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون. ولذلك فإن المجمعات البلورية من البوليمرات تقلل من نفاذية الغازات من خلالها - أي أن هذه المجمعات تعمل على تحسين الخواص الحاجزة للبوليمرات.

لاحظ الباحثون أن هذا التنظيم الذاتي للبوليمر ينصهر إلى بلورات مفردة كبيرة ومثالية تقريبًا لم يتم ملاحظته من قبل. وقال الباحث الرئيسي: "إن القدرة على إنتاج كيلومترات من الطبقات التي تحتوي على بلورات بوليمر مفردة غير مسبوقة".

تُستخدم البوليمرات البلورية، مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والنايلون، على نطاق واسع كطلاءات ضد الغازات في مجالات المنتجات الغذائية والأدوية وتغليف المكونات الإلكترونية، وهي مواد شائعة بسبب انخفاض تكلفة إنتاجها وسهولة معالجتها وقوتها الميكانيكية.

وبفضل استخدام عملية مبتكرة ومتقدمة يتم فيها دمج اثنين من البوليمرات معًا كطبقات ثم مضاعفةهما في أربع طبقات والاستمرار في الضرب بأي عدد نريده لاحقًا، تمكن الباحثون من ملاحظة ظهور بنية جديدة في شكل طبقات محددة من أكسيد البولي إيثيلين والتي تستمر في أن تصبح أرق وأرق مع توفير كمية المادة.

تُستخدم البوليمرات بالفعل اليوم في العديد من التطبيقات حيث تعد قدرتها على الحفاظ على عبوة مغلقة أمرًا ضروريًا لأداء التطبيق نفسه، كما هو الحال في تعبئة الأدوية والمنتجات الغذائية. ومع ذلك، هناك تقنيات حديثة، مثل شاشات العرض الإلكترونية المرنة، التي لا يلبي فيها ختم البوليمرات المعاصرة متطلبات التطبيق. ويأمل الباحثون أن توفر طريقتهم الجديدة حلاً مناسبًا لهذه التطبيقات.

اخبار معهد البحوث