Mit jelent az, hogy szintetikus anyag? Mi mindenben van ilyen?

A szintetikus anyagok áthatják a fejlett és fejlődő társadalmak mindennapjait. A ruházkodástól kezdve a lakberendezésen át egészen a járműiparig mindenütt fontos szerepet kap a szintetikus anyag.

Érdemes azonban tisztázni, hogy nem minden művi úton előállított anyag minősül szintetikus anyagnak.   

Mit jelent a szintetikus anyag?

Szintetikus anyagok akkor keletkeznek, amikor az emberek szándékosan keverik össze a már eleve nem természetes anyagokat azzal a kifejezett céllal, hogy új, kívánatos tulajdonságokkal rendelkező anyagokat hozzanak létre.

A szintetikus anyag tehát olyan, művi úton előállított anyag, ami nem fordul elő a természetben. Például az üveg és a lenvászon mesterséges, ugyanakkor természetes anyagok, míg a vinyl vagy a kevlár szintetikusak.

A művi ruhaanyagok az 1800-as évek elején bukkantak fel

Térjünk ki nagyon röviden a művi ruhaanyagokra, mert ezek félúton találhatók a természetes és a szintetikus anyag között.

Audemars, egy svájci származású vegyész az 1800-as években szerezte meg az első szabadalmat a mesterséges selyemre, Sir Joseph Swan pedig ugyanebben az időben, Audemarshoz hasonló eljárással hozta létre a műselymet.

Habár művi úton létrejött, mesterséges anyagokról beszélünk, mégsem szintetikusak – azt a „dicsőséget” egy harmadik ruhaanyag szerezte meg.

A legelső szintetikus anyag több mint 80 éve jelent meg a piacon – és azonnal meghódította

Minden piaci alapokon működő cég álma az a siker, amit az amerikai DuPont ért el. Amikor a „Holnap Világán”, az 1939-40-es New York-i világkiállításon két modell kötélhúzással demonstrálta a nejlonszövet szilárdságát, sokan azonnal felismerték, hogy új korszak kezdődött – legalábbis a divat világában.

A frissen bemutatott harisnyatípusból egyetlen év alatt 64 millió párat adtak el, és a mai napig minden nő ruhatárában megtalálható egy-két(-sok) nejlonharisnya. Ám a feltalálását követően azonnal akadt egy másik terület, ahol a nejlon létfontosságú lett (nem a bevásárlóközpontokban).

Milyen szintetikus anyagok vannak?

Jelenleg nagyjából harmincféle szintetikus szövetet használnak a különféle iparágakban. Mi most a legismertebb hatot vesszük sorra.

Nejlon – Nylon

Ahogy fentebb már olvashattad, a nejlon (nylon, nilon, nájlon, ki hogy ejti) az 1940-es évek legelején debütált és azonnal hatalmas népszerűségre tett szert a nők körében… és az amerikai légierő is rádöbbent, mennyire jól használható anyagot fedeztek fel a DuPont kutatói.

Persze, nem támadt hirtelen ellenállhatatlan igény a légierő vezérkara körében arra, hogy minden amerikai katona nejlonharisnyát viseljen.

Viszont egészen addig az ejtőernyők selyemből készültek – ám a háború miatt alig érkezett utánpótlás. A nejlon ellenben tökéletesen képes volt helyettesíteni a selymet.

Vinyl

A Vinyl a második legismertebb szintetikus anyag. A kazetták és CD-k térhódítása előtt minden zenerajongó hanglemezeket gyűjtött, amiket angolul vinyl-nek neveznek, magyarul bakelitnek, miközben valójában PVC-ből készülnek.

A PVC, azaz polivinil-klorid a vinyl ismertebb neve, és a harmadik leggyakoribb műanyag a világon: egyaránt használják a szórakoztatóiparban, elektronikában és bútorgyártásban, egy sor másik iparágat is ide számítva.

Poliészter

A poliésztereket azért szeretik a különféle iparágakban, mert olcsó az előállításuk (kétértékű alkoholok, ún. diolok és különféle dikarbonsavak polikondenzációjával szintetizálják) magas az olvadáspontjuk, nagy hőmérsékleten is jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és ellenállnak az oldószereknek is.

A poliésztert a ruhaipar is kedveli, olyannyira, hogy amikor műszálas anyagokról beszélnek, többnyire poliésztert értenek alatt. A „műszál” szálszerkezete miatt kifejezetten jó hőszigetelő anyag, ezért népszerű főként.

Akril

Az akril egy szintetikus szál, amelyet az akrilnitril nevű vegyi anyagból állítanak elő, amely kőolaj- vagy szénalapú forrásokból származik. Nagyon könnyű szövet, ugyanakkor erős és strapabíró a mindennapi viselethez. Általában téli ruházatban használják, mivel a gyapjúhoz hasonlóan meleg.

Aligha mellékesen kiváló festékalapanyag is, és a festők előszeretettel használják a művészi tevékenységeik során.

Kevlár

A kevlár egy rendkívül erős szintetikus szövet, amely golyóálló ruházatban használható. Hő- és lángálló, ezért magas hőmérsékleten sem veszít az erejéből, és nem deformálódik. Szakítószilárdsága még hosszú tárolás esetén is megmarad.

Aligha mellékesen ugyanannak a DuPontnak a kutatója fedezte fel, akik a nejlonnal már forradalmasították a fehérnemű világát: Stephanie Kwolek 1965-ben írta be nevét a történelembe, hiszen találmánya révén emberek százezreinek élete menekült meg azóta a harctereken.

Bioműanyagok

A műanyagok nem bomlanak le, legfeljebb mikroműanyagokká morzsolódnak szét, és a környezetszennyezés egyik legsúlyosabb forrásaivá váltak. Hogy még problémásabb anyagok legyenek, az alapvető „építőköveik”, amelyeket monomereknek nevezünk, nyersolajból származnak.

De a bioműanyagoknak hála ez kezd megváltozni. Az enzimek és katalizátorok használatára szolgáló eljárásokkal kapcsolatos innovációknak köszönhetően egyre inkább lehetővé válik a megújuló erőforrások, például a biogáz átalakítása a műanyagok és a szintetikus gumik gyártásának fő forrásaivá.

A szintetikus anyagok mentik meg a jövőt?

A már említett bioműanyagon túl még négy másik, modern szintetikus anyagot kell említsünk, amelyek ha meg nem is szüntetik a környezetszennyezést, jelentős mértéken csökkenthetik a hagyományos műanyagok használatát.

Ezek az alábbiak:

Kompozit műanyagok/nanokompozitok

A kompozit műanyagok olyan műanyagokat jelölnek, amelyeket különböző szálakkal erősítettek meg, hogy tartósabbakká vagy rugalmasabbá tegyék őket. Az ilyen szálerősítésű műanyagokat egyre gyakrabban használják, különösképpen a repülőgépiparban.

Öngyógyító polimerek

Az öregedés, a lebomlás és a mechanikai integritás erőhatás vagy fáradás miatti elvesztése mind-mind hozzájárulnak az anyagok tönkremeneteléhez. Jelenleg olyan új szintetikus anyagokkal kísérleteznek, amelyek élő anyagokhoz hasonlóan képesek gyógyulni a hagyományosan visszafordíthatatlannak tekintett sérülésekből.

Műanyag elektronika

A legtöbb polimer szigetelő, ezért nem vezeti az elektromosságot. Létezik azonban egy polimer, a poliacetilén, amely akkor válik vezetővé, amikor szennyeződéseket visznek be egy adalékolásnak (doping) nevezett folyamat során.

Ugyanez az eljárás nemcsak más hasonló polimereket tesz vezetőképessé, hanem néhányat még fénykibocsátó diódává (LED) is lehet alakítani, ami felveti a rugalmas számítógépes képernyők lehetőségét.

Miben vannak szintetikus anyagok?

A fenti példákból kitűnik, hogy egyre többféle fogyasztási termék tartalmaz legalább részben szintetikus anyagot, ahogy a civil szektor mellett a hadiipar és általában az egész gazdaság minden szektora alkalmaz egy vagy többféle szintetikus anyagot.

Ezek közé tartozik a gyógyszergyártás és az üzemanyaggyártás – habár a szintetikus üzemanyag ötlete szintén sok évtizedes.

Miben különböznek a szintetikus anyagok a természetes anyagoktól?

Ahogy láttuk, a szintetikus anyag előállítása során az alapanyagokat szándékosan egyesítik, hogy különféle új tulajdonságokkal rendelkező anyagot hozzanak létre. Egyes szintetikus anyagok keverékekből keletkeznek, de a legtöbbjük kémiai reakciók eredménye.

A szintetikus szálak használatának három előnye

1. Olcsóbb. A legtöbb természetes szál hihetetlenül drága lehet, különösen tiszta formában, a szintetikus szálak pedig olcsóbb alternatívát nyújtanak a természetes termékekhez képest. Sok szintetikus szövet a természetes szövetek, például a gyapjú és a selyem utánzatai.

2. Foltállóak. A szintetikus szövetek általában foltállóbbak, sőt egyeseket úgy tervezték, hogy ellenálljanak a foltoknak, ezért a szintetikus ruhák nagyszerűek lehetnek a napi, rendszeres viselethez.

3. Vízállóak és víztaszítóak. Míg egyes természetes szálak ellenállnak a víznek, a szintetikus szálakat úgy lehet tervezni, hogy szinte teljesen vízállóak legyenek, így remekül alkalmasak kültéri és esőruházathoz.

A szintetikus anyagok és a gyógyászat

Végül ejtsünk pár szót arról, hogy a szintetikus anyagok a különféle közismert termékeken túl immáron az orvostudományban is teret hódítanak. Persze az, hogy idegen anyagokat használjanak a gyógyításban, évszázados gyakorlat.

Jelen esetben viszont kifejezetten a bioanyagokról van szó: a bioanyagot hivatalosan úgy határozzák meg, mint „olyan nem életképes anyag, amelyet biológiai rendszerekkel való kölcsönhatásra szánt orvosbiológiai eszközben használnak”.

Ez idáig különböző szintetikus anyagokat vizsgáltak kísérletileg, és számos eszköz kapott feltételes engedélyt klinikai alkalmazásra. Ezek közé tartoznak a szénszálak, a polietilén-tereftalát, a politetrafluor-etilén és a fonott polietilén, valamint az ezeket az anyagokat tartalmazó kompozit szerkezetek.

A kémia kulcsszerepet játszik az innovatív szintetikus anyagok kifejlesztésében, hogy a kutatók sikeresen vegyék a következő generációs génszállítási terápiák és protokollok előállításának akadályait – a szintetikus anyagok ugyanis a génterápiában is megjelenhetnek.

A szintetikus anyagok jövője tehát, ahogy mondani szokták, még csak most kezdődik.

Dr. Rónay P. Tamás | Korábbi egyetemi oktató, szövegíró. Főként humán, illetve természettudományos cikkeket ír. Otthonosan mozog az okostechnológiák és megújuló erőforrások, zöld technológiák világában.