用生物質(zhì)代替原油和天然氣制造塑料材料具有許多環(huán)境效益,但這些所謂的生物塑料往往在一些關(guān)鍵領(lǐng)域表現(xiàn)不佳。阿克倫大學(xué)的科學(xué)家們可能已經(jīng)找到了解決這樣一個(gè)缺點(diǎn)的辦法:他們?cè)O(shè)計(jì)了一種新形式的PLA塑料,可以用來(lái)容納沸騰的液體。
與由生物質(zhì)制成的塑料相比,卓越的強(qiáng)度和柔韌性、以及在高溫下的穩(wěn)定性是傳統(tǒng)塑料所具有的優(yōu)勢(shì)。最近,日本的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)取得了突破性的進(jìn)展,他們使用天然材料作為構(gòu)件,制造出了一種具有最高耐熱性的塑料,而這項(xiàng)最新的研究再次推動(dòng)了這些生物塑料的發(fā)展。
阿克倫大學(xué)團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于一種名為聚乳酸(PLA)的常見(jiàn)形式的生物塑料,它的生產(chǎn)成本很低,是食品包裝、塑料瓶和餐具等物品的熱門(mén)選擇。然而,當(dāng)它遇到高溫時(shí)會(huì)遇到麻煩。
“PLA是世界上最重要的100%生物基和完全可堆肥的聚合物,”密歇根州立大學(xué)的杰出教授Ramani Narayan博士說(shuō),他不是這項(xiàng)研究的作者,但他的工作主要是開(kāi)發(fā)生物塑料?!暗捻g性低,熱變形溫度低。它在60°C左右就會(huì)軟化并發(fā)生結(jié)構(gòu)性塌陷,因此在許多熱食品包裝應(yīng)用和一次性容器中無(wú)法使用。”
在王世慶博士的帶領(lǐng)下,阿克倫大學(xué)的團(tuán)隊(duì)通過(guò)重新想象PLA塑料的復(fù)雜結(jié)構(gòu),瞄準(zhǔn)了這個(gè)問(wèn)題。王世慶將其比作一串意大利面條,組成塑料的鏈狀分子代表了各個(gè)面條。塑料的韌性與這些面條的交織程度息息相關(guān)。據(jù)該團(tuán)隊(duì)介紹,通過(guò)調(diào)整晶體的形成方式,并將它們的尺寸限制在納米級(jí),科學(xué)家們能夠創(chuàng)造出這些面條高度交織的“鏈狀網(wǎng)絡(luò)”。
這項(xiàng)技術(shù)的成果是一種堅(jiān)韌、透明和耐熱的聚乳酸塑料,并將其制成原型杯,可以裝入開(kāi)水而不會(huì)收縮、降解和變成不透明。該團(tuán)隊(duì)表示,這樣的杯子可以作為熱茶和咖啡等更環(huán)保的選擇。
雖然生物塑料的降解速度更快,生產(chǎn)時(shí)消耗的能源更少,而且比石油基塑料的碳足跡更小,但這種材料的某些方面仍然存在問(wèn)題。這些問(wèn)題包括是否有妥善處理生物塑料的設(shè)施,以及生物塑料的安全性。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),生物塑料與普通塑料一樣,含有同樣多的有毒成分。
在任何情況下,塑料污染問(wèn)題都不會(huì)很快消失,所以在如何生產(chǎn)塑料方面有更多的選擇,可能會(huì)被證明是有價(jià)值的,以盡量減少其對(duì)環(huán)境的影響。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為其技術(shù)申請(qǐng)了專(zhuān)利,并希望它能幫助擴(kuò)大PLA塑料的吸引力。
“我們的新理解的影響可能最終會(huì)刺激PLA市場(chǎng)成倍增長(zhǎng),”王世慶說(shuō)。
該研究發(fā)表在《Macromolecules》雜志上。
責(zé)編AJX
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