Heel dun plastic als verpakkingsmateriaal komt dichterbij

Ultradunne, kristallijne laagjes van een doodgewoon plastic blijken een bijna ondoordringbare barrière te vormen voor gassen als koolzuur en zuurstof. Dit soort ultradunne laagjes maken plastics nog beter geschikt als verpakkingsmateriaal, bijvoorbeeld voor bierflessen, iets wat door de grote doorlaatbaarheid voor met name zuurstof tot nu toe onmogelijk was (Science, 6 februari). Van de 250 miljoen ton plastics die jaarlijks wereldwijd geproduceerd worden, wordt 40 procent gebruikt als verpakkingsmateriaal. Een nadeel van plastics is echter dat ze gassen gemakkelijk doorlaten.

Dat heeft alles te maken met hun structuur, een grote moleculaire kluwen van lange moleculen. Omdat de polymeermoleculen bovendien erg beweeglijk zijn, dringen kleine gasmoleculen die zich aan het oppervlak van een stuk plastic aandienen, vrij gemakkelijk naar binnen en vinden ze hun weg er doorheen.

Om de doorlaatbaarheid van plastics te verminderen worden wel dunne keramische of metalen coatings toegepast, of worden kleine kleideeltjes aan het plastic toegevoegd. Het zou echter veel handiger zijn als je een plastic kon laten kristalliseren, want moleculen zijn in een kristal zo dicht in een regelmatige structuur opeengepakt, dat er nauwelijks vrije ruimte openblijft. Al sinds de jaren vijftig proberen onderzoekers daarom plastics te laten kristalliseren, maar dat lukt tot nu toe uitsluitend vanuit een verdunde oplossing.

Haopeng Wang en zijn collega’s van de Case Western Reserve Universiteit in Cleveland, Ohio, zijn er nu in geslaagd om een plastic vanuit een gesmolten toestand in een dunne laag te laten uitkristalliseren. Ze drukten een soort sandwich met afwisselend laagjes van twee verschillende polymeren door een gaatje naar buiten. Onder druk werden de lange ketens van één van de twee gedwongen hun meest compacte vorm aan te nemen, een regelmatig kristal van dubbelgevouwen ketens. Opvallend genoeg bleek dat hoe dunner het laagje was – van een paar duizendste tot een paar miljoenste millimeter – des te beter gassen werden tegengehouden, omdat dunne laagjes makkelijker een kristal vormen dan dikke. Rob van den Berg