डेलावेयर विश्वविद्यालय और आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी ने एक नई रासायनिक प्रक्रिया विकसित की है जो स्टायरोफोम को उच्च-मूल्य वाले संचालक पॉलिमर PEDOT: PSS में परिवर्तित करती है। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि कैसे बेहतर प्लास्टिक कचरे को सिलिकॉन-आधारित हाइब्रिड सौर सेल और जैविक इलेक्ट्रोकेमिकल ट्रांजिस्टर जैसे कार्यात्मक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सफलतापूर्वक एकीकृत किया जा सकता है।
डेलावेयर विश्वविद्यालय के कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग में सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग विभाग में सहायक प्रोफेसर लौरे केसर और उनकी अनुसंधान टीम नियमित रूप से PEDOT
, एक ऐसा पॉलिमर जो इलेक्ट्रॉनिक और आयनिक चालकता दोनों रखता है, के साथ काम करती है। वे इस सामग्री को प्लास्टिक कचरे से संश्लेषित करने के तरीकों की तलाश कर रहे थे।
आर्गोन के रसायनज्ञ डेविड काफन के साथ एक बैठक के बाद, डेलावेयर और आर्गोन अनुसंधान टीमों ने इस परिकल्पना का मूल्यांकन शुरू किया कि PEDOT
को पॉलीस्टायरीन, एक सिंथेटिक प्लास्टिक जो कई प्रकार के डिस्पोजेबल कंटेनरों और पैकेजिंग सामग्री में पाया जाता है, को सल्फोनेटिंग करके उत्पन्न किया जा सकता है। सल्फोनेशन एक सामान्य रासायनिक प्रतिक्रिया है जहां एक हाइड्रोजन परमाणु को सल्फोनिक एसिड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है; इस प्रक्रिया का उपयोग डाई, दवाओं और आयन एक्सचेंज रेजिन जैसे उत्पाद बनाने के लिए किया जाता है।
शोधकर्ताओं ने पहले छोटे अणुओं को सल्फोनेटिंग करने के लिए एक पिछली अध्ययन में वर्णित पद्धति का उपयोग किया, जिसने दक्षता और उपज के संदर्भ में आशाजनक परिणाम दिखाए, 1,3-डिसल्फोनिक एसिड इमिडाजोलियम क्लोराइड ([Dsim]Cl) का उपयोग करके। लेकिन पॉलिमर पर फंक्शनल ग्रुप जोड़ना एक छोटे अणु की तुलना में अधिक चुनौतीपूर्ण होता है।
शोधकर्ताओं ने अनुकूल परिस्थितियों को खोजने के लिए महीनों तक कई परीक्षण और त्रुटियाँ कीं जो कि उच्च पॉलिमर सल्फोनेशन, न्यूनतम दोष और उच्च दक्षता प्राप्त करती हैं, जबकि एक हल्के सल्फोनेटिंग एजेंट का उपयोग करती हैं। उन्होंने पाया कि स्टायरोफोम, विशेष रूप से कचरा स्टायरोफोम, को प्रारंभिक सामग्री के रूप में उपयोग करने से प्लास्टिक कचरे को PEDOT में परिवर्तित करने का एक प्रभावी तरीका प्रस्तुत होता है।
शोधकर्ताओं ने PEDOT का उपयोग करके दो उपकरणों – एक जैविक इलेक्ट्रॉनिक ट्रांजिस्टर और एक सौर सेल का परीक्षण किया। दोनों प्रकार के संचालक पॉलिमरों का प्रदर्शन तुलनीय था, जो दिखाता है कि उनका तरीका स्टायरोफोम कचरे को उच्च-मूल्य वाले इलेक्ट्रॉनिक सामग्री में बदलने का एक पर्यावरण-अनुकूल तरीका है।
शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि वे प्रतिक्रिया के दौरान स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात का उपयोग कर सकते हैं, जिससे उत्पन्न होने वाले कचरे की मात्रा को कम किया जा सकता है।
शोधकर्ताओं की टीम अब इस डिग्री को अन्य अनुप्रयोगों, जैसे कि ईंधन सेल या जल शोधन उपकरण, के लिए उपयोग करने की संभावनाओं का अध्ययन कर रही है, जहाँ सल्फोनेशन की डिग्री सामग्री के गुणों को प्रभावित करती है।
इस शोध से यह संदेश मिलता है कि इलेक्ट्रॉनिक सामग्री को कचरे से बनाया जा सकता है और वे वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध सामग्री के बराबर प्रदर्शन कर सकती हैं। यह शोध वैश्विक स्थिरता प्रयासों में भी योगदान दे सकता है, कचरे को मूल्य वर्धित सामग्रियों में परिवर्तित करने का एक नया तरीका प्रदान करके।
शोधकर्ताओं ने उम्मीद जताई है कि उनका अध्ययन उन लोगों के लिए एक और उदाहरण प्रस्तुत करता है जो अपसाइक्लिंग और रीसाइक्लिंग प्रयासों पर काम कर रहे हैं, चाहे वे रासायनिक या यांत्रिक तरीके से हों।