研究:由糖类衍生物制成的环保塑料拥有“前所未有的”特性

2022年01月18日 14:35 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

为了寻找普通塑料的可持续替代品,科学家们正在研究如何从石油以外的地方获得构成材料。对于一项新研究背后的科学家来说,这使他们直接找到了甜的东西。该团队已经生产出一种新形式的塑料,它具有“前所未有的”机械性能,并在整个标准回收过程中保持不变,而且设法以糖衍生的材料作为起点。

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这一突破来自英国伯明翰大学和美国杜克大学的科学家,他们在追求更可持续的塑料时转向了糖醇。这些有机化合物的化学结构与它们所衍生的糖类相似,科学家们发现这可以为塑料的生产带来一些独特的好处。

这两种化合物是异戊二烯和异戊烷,它们都具有原子的刚性环,科学家们能够将其作为一种新的聚合物“家族”的构建块。以异戊二烯为基础的聚合物具有典型塑料的刚度和延展性,以及与高级工程塑料相当的强度。

同时,由异戊二烯制成的聚合物具有类似的强度和韧性,但具有高度的弹性,使其在变形后能够恢复其形状。在经历了常见的粉碎和热处理的回收方法后,两者的特性都得以保持。

该团队利用计算机建模来研究化合物中原子的独特空间排列如何使它们具有这些不同的特性,这门学科被称为立体化学。作为下一步,科学家们用这两种构件创造了塑料,这使他们能够调整机械性能和降解率,彼此独立。这带来了创造具有理想降解率的可持续塑料的前景,而不影响其机械性能。

杜克大学教授Matthew Becker博士说:“我们的发现真正证明了立体化学可以作为一个中心主题来设计具有真正前所未有的机械性能的可持续材料。”

该团队已经为该技术申请了专利,并正在寻找工业伙伴来帮助其实现商业化。希望糖基塑料能够提供一种更可持续的选择,不仅在生产方面,而且在处理方面,因为石油基塑料有时需要几个世纪才能分解。

Andrew Dove教授说:“这项研究真正显示了可持续塑料的可能性。虽然我们需要做更多的工作来降低成本,并研究这些材料对环境的潜在影响,但从长远来看,这些材料有可能取代在环境中不容易降解的石油化学来源的塑料。”

这项研究发表在《美国化学学会杂志》上。

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