新型超分子塑料可在瞬間自愈 環保且不損失機械性能

在 2022 年 8 月 5 日發表於德國化學學會《Angewandte Chemie》期刊上的一篇文章中,芬蘭圖爾庫大學的一支研究團隊,詳細介紹了一種具有瞬間自愈能力的環保型“超分子”塑料。可知在高度可回收的基礎上,研究人員還可通過細緻調節其水含量,將之變成粘合劑、甚至在損壞時立即自我修復。

新型超分子塑料可在瞬間自愈 環保且不損失機械性能

(來自:Angewandte Chemie,via University of Turku)

New Atlas 指出:由於內部單體之間的化學連接極強,才導致傳統塑料在自然環境中長時間無法被分解。

這些粒子通過所謂的“共價鍵”連接形成聚合物,但部分科學家們一直希望以非共價鍵為基礎、設計出更加環保的材料形式。

尷尬的是,即使較弱的連接更適合降解與回收,但這麼做也往往讓材料付出機械性能方面的代價。

好消息是,近年來已有部分‘超分子’材料進入我們的眼帘。它們或以混合聚合物的形式,被用於藥物輸送、自組裝塑料、以及在極端溫度下工作的粘合劑。

本例中,圖爾庫大學研究團隊藉助了一項被稱作液-液相分離(LLPS)的技術,成功開發出了一種具有傳統塑料機械強度的“超分子塑料”。

據悉,該材料包含可逆的高強度非共價鍵,使之能夠在棄用后被降解或回收、輔以其它一些有趣的特性。

比如可在含水量較低時拉伸變形。而當含水量增加時,它又會變成粘合劑,同時可在塑料破碎時立即自我修復。

研究作者 Jingjing Yu 博士解釋稱:“與傳統塑料相比,這種新型超分子材料更加智能。因其在維持強大機械性能的同時,還保留了動態且可逆的性能,使得材料具有自愈和可重複使用的特性”。

更重要的是,通過結合易降解和可回收性,這項研究還為環保超分子塑料開闢了一些激動人心的新應用場景。Jianwei Li 補充道:

新出現的證據表明,LLPS 或是 cell compartments 形成期間的一個重要過程。

隨着繼續推進這種受生物與物理啟發的現象研究,我們得以應對未來的巨大環境挑戰。

相信在不久的將來,LLPS 工藝還可催生出更多有趣的材料和應用。

展望未來,自修復聚合物有望被運用到汽車自補漆、iPhone 外殼塗層、甚至新一代電池等領域。

最後,有關這項研究的詳情,已經發表於本月早些時候出版的《Angewandte Chemie》期刊上。

原標題為《Small Molecule-based Supramolecular Plastics Mediated by Liquid-Liquid Phase Separation》。

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