新型超分子塑料可在瞬間自愈環保且不損失機械性能
在2022 年8 月5 日發表於德國化學學會《Angewandte Chemie》期刊上的一篇文章中,芬蘭圖爾庫大學的一支研究團隊,詳細介紹了一種具有瞬間自愈能力的環保型“超分子”塑料。可知在高度可回收的基礎上,研究人員還可通過細緻調節其水含量,將之變成粘合劑、甚至在損壞時立即自我修復。
(來自:Angewandte Chemie,via University of Turku)
New Atlas 指出:由於內部單體之間的化學連接極強,才導致傳統塑料在自然環境中長時間無法被分解。
這些粒子通過所謂的“共價鍵”連接形成聚合物,但部分科學家們一直希望以非共價鍵為基礎、設計出更加環保的材料形式。
尷尬的是,即使較弱的連接更適合降解與回收,但這麼做也往往讓材料付出機械性能方面的代價。
好消息是,近年來已有部分’超分子’材料進入我們的眼簾。它們或以混合聚合物的形式,被用於藥物輸送、自組裝塑料、以及在極端溫度下工作的粘合劑。
本例中,圖爾庫大學研究團隊借助了一項被稱作液-液相分離(LLPS)的技術,成功開發出了一種具有傳統塑料機械強度的“超分子塑料”。
據悉,該材料包含可逆的高強度非共價鍵,使之能夠在棄用後被降解或回收、輔以其它一些有趣的特性。
比如可在含水量較低時拉伸變形。而當含水量增加時,它又會變成粘合劑,同時可在塑料破碎時立即自我修復。
研究作者Jingjing Yu 博士解釋稱:“與傳統塑料相比,這種新型超分子材料更加智能。因其在維持強大機械性能的同時,還保留了動態且可逆的性能,使得材料具有自愈和可重複使用的特性”。
更重要的是,通過結合易降解和可回收性,這項研究還為環保超分子塑料開闢了一些激動人心的新應用場景。Jianwei Li 補充道:
新出現的證據表明,LLPS 或是cell compartments 形成期間的一個重要過程。
隨著繼續推進這種受生物與物理啟發的現象研究,我們得以應對未來的巨大環境挑戰。
相信在不久的將來,LLPS 工藝還可催生出更多有趣的材料和應用。
展望未來,自修復聚合物有望被運用到汽車自補漆、iPhone外殼塗層、甚至新一代電池等領域。
最後,有關這項研究的詳情,已經發表於本月早些時候出版的《Angewandte Chemie》期刊上。
原標題為《Small Molecule-based Supramolecular Plastics Mediated by Liquid-Liquid Phase Separation》。