物理科技生物学-PHYICA

研究人员帮助开发可持续的聚合青鬼剧场版物

化学 2022-03-24 00:02:10

佛罗里达州立大学特里莎·拉德洛维奇 《大分子》杂志的封面刊登了鲁菲娜·阿拉莫和前博士生张小石的研究

阿拉莫和张设计了插图,是张画的

信用:小石张 FAMU-FSU工程学院的研究人员在温度对可持续聚合物的影响方面有了新的发现

他们的发现可能有助于工业生产对环境更好的塑料

化学和生物医学工程系的教授鲁菲娜·阿拉莫说:“由石油制成的塑料是一种不可再生的资源,丢弃后会在我们的土地和水中停留太久。”

“我们正在研究如何对可持续聚合物进行加热和冷却,这样我们就可以生产更多‘环保’塑料

" 阿拉莫大学和前博士生、现为宾夕法尼亚州立大学博士后研究员的张晓石最近在一系列论文中发表了这项工作,重点是“绿色”聚合物的结晶

最新的论文作为封面文章出现在高分子杂志上,这是一份领先的高分子科学杂志

阿拉莫说:“改变最大数量塑料的制造方式是一个世界性的动机。”

“聚合物化学家和物理学家正在努力生产替代材料,以消除有问题的塑料废物

" 确定正确的加工温度是生产更好材料的关键,这将有助于科学家用经济上可行的、可持续的聚合物来替代由石油制成的廉价聚合物

阿拉莫说:“聚合物如何熔化和冷却以形成所需的形状很重要。”

“我们试图理解结晶的复杂性,以进一步理解转化过程

" 该团队正在研究一种被称为“长间距聚缩醛”的聚合物,这种聚合物用于塑料

阿拉莫的团队在德国康斯坦茨大学的实验室合成的长间距聚缩醛来自可持续发展的生物质

它们含有一个聚乙烯主链,以精确相等的距离与乙缩醛基团相连

该结构结合了聚乙烯的韧性和缩醛基团的水解降解性

这种聚合物很强,但与传统聚合物相比,遇水更容易分解

阿拉莫说:“我们发现这些类型的聚合物在熔化后冷却时会以一种不寻常的方式结晶。”

在冷却过程中,看起来像熔化塑料的意大利面条的卷曲股的分子分解形成晶体,并负责最终材料的韧性

阿拉莫的团队表明,聚合物结晶是由发生在晶体生长前沿的分子事件控制的

研究人员发现,当快速冷却时,这些聚缩醛变得坚韧而结晶,分子自组装成一种称为“ⅰ型”的晶体

当慢慢冷却时,这种材料也是非常结晶的,但是形成的晶体非常不同,被称为“二型”

“当在中间温度下冷却时,材料根本不会凝固

据研究人员称,这种现象在任何其他结晶聚合物中从未被观察到

阿拉莫说:“要形成晶体,首先需要克服能量障碍。”

“在低温下,晶体很容易形成

在高温下,晶体更稳定,在中温下,晶体竞争形成,材料不能固化

" “这是一个重大发现,因为这是理解我们使用的塑料如何变成固体的重要关键,”她说

“我们希望为行业提供最好的转型过程

我们希望可持续发展的塑料不会翘曲或难以固化

" 这项研究可能提供制造塑料的新方法,这种方法生产起来更经济、更可持续

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