令人印象深刻的新型塑膠能自我癒合可回收還能餵養海洋生物
日本科學家研發出一種新型塑料,這種塑料在室溫下強度很高,但很容易依要求分解成基本成分。在海水中,它開始分解成海洋生物的食物,更重要的是,它也能自我修復並記住過去的形狀。無論好壞,塑膠在我們的現代世界中無處不在。它的韌性使其成為一種非常有用的材料,可用於從家用物品到汽車零件的各種用途,但相同的韌性也使其難以分解回收或處理。
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在這項新研究中,東京大學的科學家們開發了一種新型塑膠材料,這種材料在回收工廠或自然界中更容易被分解。這種塑膠在室溫下強度很高,但只要稍加加熱就能重新塑形和成型。通常情況下,玻璃聚合物比較脆,但研究小組透過添加一種名為聚輪烷的分子來改進了配方。
最終,這種新型塑膠被他們稱為VPR,與同類材料相比,它具有許多優點。在被手術刀刮傷後,將其加熱到150 °C(302 °F)僅60秒,它就能完全自我修補。當它被塑造成起重機的形狀,然後被壓平時,它可以透過加熱重新折疊成起重機的形狀。這一切都比其他同類產品快得多。
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加熱後,VPR 塑膠會恢復到原來的形狀–在這種情況下,會恢復到摺紙鶴的形狀。
VPR 也可以更容易分解–但只有在不再需要它的時候。在加熱的同時使用特定的溶劑,可以破壞其分子鍵,只留下原始成分,隨時可以製成新的東西。研究團隊將這種塑膠在海水中浸泡30 天,證明即使被丟棄到環境中,它也不會像其他塑膠那樣造成問題。研究團隊說,在這段時間裡,它的生物降解率提高了25%,並釋放出一些分子,基本上這些分子是海洋生物的食物。
研究的主要作者Shota Ando 說:”VPR 的抗破損能力是普通環氧樹脂玻璃聚合物的五倍以上。它的自我修復速度是普通環氧樹脂玻璃聚合物的15 倍,恢復其原始記憶形狀的速度是普通環氧樹脂玻璃聚合物的兩倍,化學回收速度是普通玻璃聚合物的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。 “
研究團隊表示,這種材料可以應用於其他塑膠已經應用的各種領域。
安藤說:”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,並可通過加熱進行癒合。與傳統的環氧樹脂不同,這種新材料堅硬但可拉伸,因此也有望強力粘合不同硬度和伸長率的材料,例如汽車製造所需的材料。”
這項研究發表在《ACS Materials Letters》雜誌。