近年來，得益于科學(xué)的不斷進(jìn)步，塑料的可持續(xù)性取得了長足的進(jìn)步。但即使塑料變得越來越環(huán)保，由于許多行業(yè)仍然使用塑料生產(chǎn)產(chǎn)品，世界環(huán)境依然不斷受到污染。

阿克倫大學(xué)(the University of Akron，UA)聚合物科學(xué)與聚合物工程學(xué)院助理教授Junpeng Wang博士最新的一項(xiàng)研究對(duì)此推出了新的解決方案，為更可持續(xù)的未來開辟了一條科學(xué)途徑，大大吸引了橡膠、輪胎、汽車和電子行業(yè)。此項(xiàng)研究已獲得UA的支持，但Wang博士最近還獲得了國家科學(xué)基金會(huì)職業(yè)獎(jiǎng)(National Science Foundation CAREER Award)，而該獎(jiǎng)也將支持這項(xiàng)研究的未來發(fā)展。

(圖片來源：阿克倫大學(xué))

當(dāng)前的問題是生活的各個(gè)方面都有用到合成聚合物，包括橡膠和塑料。合成聚合物具有出色的穩(wěn)定性和多功能機(jī)械性能，因此廣受歡迎。然而由于這些聚合物具有高耐久性，因此由這些材料構(gòu)成的廢棄材料不斷在陸地和海洋中積累，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重影響。

此外，由于這些聚合物90%以上由有限的自然資源(如石油和煤炭)構(gòu)成，因此如果不能回收和再利用，這些材料的生產(chǎn)是不可持續(xù)的。

解決塑料可持續(xù)性挑戰(zhàn)的一個(gè)有效解決方案是用可回收的聚合物代替當(dāng)前的聚合物，以實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)使用。目前已取得部分進(jìn)展，但仍然很少有可回收聚合物能夠表現(xiàn)出傳統(tǒng)聚合物優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和高性能機(jī)械性能。而此次Wang博士及其團(tuán)隊(duì)開發(fā)的可回收材料具有卓越的熱穩(wěn)定性和多功能的機(jī)械性能。

Wang博士表示：“我們對(duì)化學(xué)可回收聚合物特別感興趣，這些聚合物可以分解成制造成分(單體)?；厥盏膯误w可以重復(fù)使用，用來生產(chǎn)聚合物，從而實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)使用，不僅有助于保護(hù)塑料生產(chǎn)中使用的有限自然資源，還解決了塑料在生命周期結(jié)束時(shí)不必要的積累問題?！?/p>

化學(xué)可回收聚合物設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定正確的單體。通過仔細(xì)計(jì)算，研究人員確定了一種靶向單體，使用大量可用的起始材料，并通過化學(xué)合成制備單體和聚合物。

此研究小組的研究人員都是聚合物科學(xué)研究生和博士后科學(xué)家，他們的目標(biāo)是通過開發(fā)可分解成其組成部分的聚合物來應(yīng)對(duì)塑料挑戰(zhàn)。當(dāng)解聚催化劑不存在或去除時(shí)，該聚合物可實(shí)現(xiàn)高度穩(wěn)定，并可以調(diào)整熱和機(jī)械性能以滿足各種應(yīng)用的需要。

Wang博士表示：“我們開發(fā)的化學(xué)可回收聚合物顯示出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和強(qiáng)大的機(jī)械性能，可用于制備橡膠和塑料。我們希望未來這種材料可以替代當(dāng)前聚合物。我們的分子設(shè)計(jì)以計(jì)算為指導(dǎo)，突出了整合計(jì)算和實(shí)驗(yàn)工作的轉(zhuǎn)化能力。與已證明的其他可回收聚合物相比，我們的新聚合物具有更好的穩(wěn)定性和更通用的機(jī)械性能。當(dāng)添加催化劑時(shí)，聚合物可以降解為單體，進(jìn)而回收利用?！?/p>

該研究小組計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大化學(xué)可回收聚合物的范圍，并開發(fā)碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料。該團(tuán)隊(duì)還將分析該工業(yè)過程的經(jīng)濟(jì)性能和聚合物商業(yè)化的生命周期。