新型超分子塑料具有动态、可逆的性能,还能自我修复和重复使用

在芬兰图尔库大学(University of Turku)进行下一代塑料实验的科学家们,已经开发出一种具有令人印象深刻的性能的材料形式,最显著的是,使用后快速分解的能力。因此,这种环保的“超分子”塑料具有很高的可回收性,只要仔细调整其含水量,就可以变成粘合剂,甚至在受损时可以立即自愈。

上图:通过重新加工材料内的键,科学家们生产出了一种具有与传统塑料相当的机械强度的超分子塑料。

传统塑料之所以能在环境中存在这么长时间,是因为它们内部单体之间有着极强的化学联系。这些粒子通过共价键连接形成聚合物,但科学家希望,以非共价键为基础,形成更环保的材料形式。

这些较弱的连接更适合材料的降解和回收,但在机械性能方面确实要付出代价。我们已经研究了这些“超分子”材料的一些有趣的例子,这些材料以混合聚合物的形式用于药物输送、自组装塑料和在极端温度下工作的粘合剂。

这项新研究的作者表示,通过利用一种称为液-液相分离(LLPS)的技术,他们现在已经开发出一种具有传统塑料机械强度的超分子塑料。该材料含有高强度的非共价键,而且是可逆的,这使它能够在使用后降解或回收,以及一些其他有用的性能。

这种塑料的特点是在低含水量的情况下具有“显著”的拉伸和变形能力,而增加含水量可以使其成为一种粘合剂。此外,较高的含水量使塑料在破碎后能够立即自我修复。

研究报告的作者余晶晶(音译)博士解释说:“与传统塑料相比,我们新的超分子塑料更智能,因为它们不仅保留了强大的机械性能,还保留了动态和可逆的性能,使材料可以自我修复和重复使用。”

自修复聚合物是一项前景广阔、潜力巨大的技术,未来可能会应用于汽车喷漆、iPhone手机壳以及下一代电池中。科学家们认为,利用他们的方法将这种特性与更容易降解和可回收性结合起来,为环保的超分子塑料开辟了一些令人兴奋的新途径。

研究人员表示:“新出现的证据表明,液-液相分离(LLPS)可能是细胞间隔形成过程中的一个重要过程。现在,我们提出了这种生物和物理启发的现象,以应对我们环境的重大挑战。我们相信在不久的将来,LLPS 过程中会探索出更多有趣的材料。”

这项研究发表在《Angewandte Chemie》杂志上。


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