物理科技生物学-PHYICA

一个甜蜜的突破:科学家开发基于糖的可回收塑料

化学 2022-09-19 00:02:09

伯明翰大学 图形摘要

信用:DOI: 10

1021/jacs

1c10278 美国伯明翰大学的研究人员

K

,以及美国杜克大学

S

,从可持续来源创造了一个新的聚合物家族,保留了普通塑料的所有品质,但也可降解和机械回收

科学家们使用糖基原料而不是石化衍生物来制造两种新的聚合物,一种像橡胶一样可拉伸,另一种像大多数商业塑料一样坚韧但有韧性

研究人员使用异二酰亚胺和异单酰亚胺作为构建模块来制造新的聚合物

这两种化合物都是由糖醇制成的,具有刚性的原子环(图片)

研究人员发现,这种基于异狄氏剂的聚合物显示出与普通塑料相似的硬度和延展性,以及与尼龙-6等高级工程塑料相似的强度

尽管异二酰亚胺和异单酰亚胺仅在两个键的三维空间取向上不同,这被称为立体化学,但异单酰亚胺基材料具有相似的强度和韧性,但也表现出高弹性,在变形后恢复其形状

值得注意的是,这些材料在粉碎和热处理后保持了它们优异的机械性能,这是机械回收塑料的常用方法

尖端的计算模型模拟了聚合物链如何堆积和相互作用以产生如此不同的聚合物性质

糖衍生物独特的三维形状促进了长链的不同运动和相互作用,导致观察到的物理性质的巨大差异

研究人员发现,通过制造同时含有异糖苷和异糖苷单元的共聚物,它们可以相互独立地控制机械性能和降解速率

因此,该系统为使用糖的独特形状来独立调节特定用途的降解性打开了大门,而不会显著改变材料的性质

这些聚合物的化学相似性意味着,与许多目前的商品塑料不同,它们可以混合在一起,生产出具有类似或改进性能的材料

博士;医生

这项研究的合著者、伯明翰化学学院的乔希·沃奇说:“将这些聚合物混合在一起制造有用材料的能力,在回收方面提供了明显的优势,而回收通常需要处理混合饲料。”

" 博士;医生

同样来自伯明翰化学学院的康纳·斯塔布斯补充说:“基于汽油的塑料已经有几十年的研究,所以赶上它们是一个巨大的挑战

我们可以看到生物学所能提供的独特结构和形状,从而创造出更好的塑料,具有与目前商业塑料相同的性能

" 杜克大学教授博士

马修·贝克尔说:“我们的发现确实证明了立体化学是如何作为一个中心主题来设计具有前所未有的机械性能的可持续材料的

" 领导伯明翰研究小组的安德鲁·多芬教授指出:“这项研究真正展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易降解的石化塑料

" 伯明翰企业大学和杜克大学提交了一份联合专利申请

研究人员现在正在寻找对该技术授权感兴趣的工业合作伙伴

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