新的聚合物设计打破了韧性和可回收性之间的权衡

体育作者 / 花爷 / 2025-06-07 15:28
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      塑料支撑着现代生活的大部分领域,如医药、技术和食品安全,如果没有塑料和它们的有用特性,将无法辨认。然而,塑料

  

  New polymer design breaks the tradeoff between toughness and recyclability

  塑料支撑着现代生活的大部分领域,如医药、技术和食品安全,如果没有塑料和它们的有用特性,将无法辨认。然而,塑料的韧性,这往往是可取的,也使它们成为一种危险的污染物,难以回收。解决这一日益严重的问题的办法是使塑料更容易回收。

  在发表在《化学科学》杂志上的一项研究中,大阪大学的研究人员发现了一种制造坚韧、高性能聚合物的方法,这种聚合物是塑料的主要成分,可以轻松、精确地分解成它们的组成部分,并回收成新的材料。

  塑料的主要成分是被称为聚合物的分子,它是由被称为单体的小重复单元组成的长链。目前的物理回收只是重复使用聚合物而不分解它们,回收的塑料通常比原来的塑料更糟糕。

  化学回收是一种较新的方法,它将聚合物链分解成单体单元,然后将这些单元串联在一起。回收的塑料和新的一样好。然而,设计用于化学回收的聚合物通常是弱的,因为它们的单体单元之间有弱链接,因此很容易断开链。

  研究人员已经开发出一种方法,在不影响耐热性和耐化学性的情况下,制造出坚韧的、化学上可回收的聚合物。这一突破将极大地扩展化学可回收聚合物的使用。

  “我们知道我们需要使单体之间的连接在恶劣环境中非常牢固,但在特定的回收条件下很容易断裂,”主要作者小川聪说。“我们惊讶地发现,没有人尝试过加入一个导向基团,因为只有在金属催化剂存在的情况下,导向基团才会破坏强链接。”

  定向组就像链接上的锁,只有在出现正确的密钥时才打开链接。这种聚合物经得起高温和严酷的化学物质的考验,但当涉及到回收利用时,镍催化剂就像一把钥匙,引导基团很容易打开链接,释放出单体。原来的聚合物可以由单体重新组装。

  资深作者Mamoru Tobisu解释说:“这是一个巨大的进步,使聚合物如此坚韧,可以很容易地精确分解,并在这么少的步骤中回收成原始材料。”“这种革命性的设计可以用于制造高性能聚合物,这种聚合物可以无限期地回收,而不会损失质量。”

  该团队的工作表明,性能和可回收性之间并不需要权衡。他们的设计可以用于许多其他聚合物,使许多类型的塑料在化学上可回收,可能有助于将塑料污染扔进历史的垃圾桶。

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