東京大學的研究人員開發了一種創新塑料，它的強度和彈性超過了目前的標準類型，並且在加熱時具有自癒特性。這種材料還具有形狀記憶和部分生物可降解性，是將分子聚龍沙烷融入環氧樹脂玻璃樹脂的結果。這種新型塑膠被命名為VPR，由於內部化學鍵牢固，在低溫下仍能保持其結構。

東京大學的研究人員開發了一種名為VPR 的多功能新型塑料，與傳統塑料相比，這種塑料更堅固、更具伸縮性，並能透過熱量自我修復。它可以在高溫下重新塑形，並能在海水中進行部分生物降解。這種創新材料可以徹底改變各行各業的資源循環和廢棄物減量，為實現永續發展目標做出貢獻。該團隊正在探索其在工程、製造、醫藥和時尚領域的實際應用。

一隻摺紙仙鶴在被壓扁後透過加熱恢復了其複雜的形狀。圖片來源：2023 年，安藤翔太

然而，當溫度超過攝氏150 度時，這些化學鍵就會重新結合，材料就會被改造成不同的形狀。加熱和使用溶劑可以將VPR 分解為原始成分。在海水中浸泡30 天后，生物降解率也達到25%，聚碳酸酯分解成海洋生物的食物來源。這種新材料可在工程、製造、醫藥和永續時尚等領域廣泛應用，促進循環經濟，實現資源再循環，減少浪費。

儘管全球都在進行遏制塑膠使用和浪費的運動，人們還是難以避免塑膠這種無所不在的材料。從玩具和服裝、家居用品和電子產品，到車輛和基礎設施，如今我們使用的幾乎所有物品中似乎都有塑膠。

用手術刀刮傷深度為0.1 毫米的VPR 表面，在用熱風槍加熱到150 攝氏度後，60 秒內就能完全癒合。來源：2023 年，安藤翔太

塑膠雖然有用，但其生命週期和廢棄處理卻存在許多問題。開發使用壽命更長、更易於重複使用和回收、或由環保材料製成的替代品，是幫助解決這些問題和實現聯合國永續發展目標的關鍵。

有鑑於此，東京大學的研究人員在環氧樹脂玻璃聚合物的基礎上創造出了一種更具永續性的塑膠。玻璃聚合物是一類相對較新的塑料，在較低溫度下堅固結實（就像用於製造耐熱餐具的熱固性塑料），但在較高溫度下也能多次重複成型（就像用於製造塑膠瓶的熱塑性塑膠）。

不過，它們通常比較脆，在拉伸很長時間後才會斷裂。透過添加一種名為聚龍沙烷的分子，研究小組得以製造出一種經過大幅改進的產品，並將其命名為VPR（含聚龍沙烷的玻璃聚合物[PR]）。

在熱板上加熱至攝氏120 度時，加入聚羅他烷和未加入聚羅他烷的玻璃纖維塑膠的形狀恢復測試（左）。來源：2023 年，安藤翔太

來自前沿科學研究生院的計畫助理教授Shota Ando 說：”VPR 的抗斷裂性是普通環氧樹脂玻璃纖維的五倍以上。它的自我修復速度是普通玻璃樹脂的15 倍，恢復原始記憶形狀的速度是普通玻璃樹脂的兩倍，化學回收速度是普通玻璃樹脂的10 倍。它甚至可以在海洋環境中安全地進行生物降解，這對這種材料來說是全新的。”

聚碳酸酯能夠增強不同材料的韌性，因此越來越受到科學界和工業界的關注。在這項研究中，VPR 韌性的提高意味著可以創造出更複雜的形狀，即使在低溫下也能保持（例如本新聞稿提供的影片中的摺紙起重機）。

安藤解釋說：”雖然這種樹脂在室溫下不溶於各種溶劑，但只要將其浸入特定溶劑中並加熱，就能很容易地分解成原材料。在海水中暴露30 天后，它還會發生25 % 的生物降解。相較之下，不含PR 的玻璃纖維並沒有發生任何明顯的生物降解。這些特性使其成為當今社會需要資源循環利用的理想材料。”

從工程到時尚，從機器人技術到醫學，團隊預見了VPR 的實際應用和趣味應用。

“僅舉幾個例子，道路和橋樑的基礎設施材料通常由環氧樹脂與混凝土和碳等化合物混合組成。使用VPR 後，這些材料將更易於維護，因為它們將更加堅固，並可透過加熱進行癒合，與傳統的環氧樹脂不同，這種新材料堅硬但可拉伸，因此有望牢固地粘合不同硬度和伸長率的材料，例如汽車製造所需的材料。此外，由於它具有形狀記憶、形狀編輯和形狀恢復能力，也許有一天，你也可以在家裡用吹風機或蒸汽熨斗重新整理你最喜歡的衣服的輪廓”。

該團隊下一步將與公司合作，確定其關於VPR 的各種想法的可行性，同時繼續在實驗室進行研究。

安藤說：”我一直認為，現有的塑膠很難回收和處理，因為它們是按照用途細分的。如果我們能用這樣一種材料解決世界上的許多問題，那將是非常理想的。”