近年來，得益于科學的不斷進步，塑料的可持續(xù)性取得了長足的進步。但即使塑料變得越來越環(huán)保，由于許多行業(yè)仍然使用塑料生產(chǎn)產(chǎn)品，世界環(huán)境依然不斷受到污染。

阿克倫大學(the University of Akron，UA)聚合物科學與聚合物工程學院助理教授Junpeng Wang博士最新的一項研究對此推出了新的解決方案，為更可持續(xù)的未來開辟了一條科學途徑，大大吸引了橡膠、輪胎、汽車和電子行業(yè)。此項研究已獲得UA的支持，但Wang博士最近還獲得了國家科學基金會職業(yè)獎(National Science Foundation CAREER Award)，而該獎也將支持這項研究的未來發(fā)展。

(圖片來源：阿克倫大學)

當前的問題是生活的各個方面都有用到合成聚合物，包括橡膠和塑料。合成聚合物具有出色的穩(wěn)定性和多功能機械性能，因此廣受歡迎。然而由于這些聚合物具有高耐久性，因此由這些材料構成的廢棄材料不斷在陸地和海洋中積累，對生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重影響。

此外，由于這些聚合物90%以上由有限的自然資源(如石油和煤炭)構成，因此如果不能回收和再利用，這些材料的生產(chǎn)是不可持續(xù)的。

解決塑料可持續(xù)性挑戰(zhàn)的一個有效解決方案是用可回收的聚合物代替當前的聚合物，以實現(xiàn)材料的循環(huán)使用。目前已取得部分進展，但仍然很少有可回收聚合物能夠表現(xiàn)出傳統(tǒng)聚合物優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和高性能機械性能。而此次Wang博士及其團隊開發(fā)的可回收材料具有卓越的熱穩(wěn)定性和多功能的機械性能。

Wang博士表示：“我們對化學可回收聚合物特別感興趣，這些聚合物可以分解成制造成分(單體)?；厥盏膯误w可以重復使用，用來生產(chǎn)聚合物，從而實現(xiàn)材料的循環(huán)使用，不僅有助于保護塑料生產(chǎn)中使用的有限自然資源，還解決了塑料在生命周期結束時不必要的積累問題。”

化學可回收聚合物設計的關鍵是確定正確的單體。通過仔細計算，研究人員確定了一種靶向單體，使用大量可用的起始材料，并通過化學合成制備單體和聚合物。

此研究小組的研究人員都是聚合物科學研究生和博士后科學家，他們的目標是通過開發(fā)可分解成其組成部分的聚合物來應對塑料挑戰(zhàn)。當解聚催化劑不存在或去除時，該聚合物可實現(xiàn)高度穩(wěn)定，并可以調整熱和機械性能以滿足各種應用的需要。

Wang博士表示：“我們開發(fā)的化學可回收聚合物顯示出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和強大的機械性能，可用于制備橡膠和塑料。我們希望未來這種材料可以替代當前聚合物。我們的分子設計以計算為指導，突出了整合計算和實驗工作的轉化能力。與已證明的其他可回收聚合物相比，我們的新聚合物具有更好的穩(wěn)定性和更通用的機械性能。當添加催化劑時，聚合物可以降解為單體，進而回收利用?！?/p>

該研究小組計劃進一步擴大化學可回收聚合物的范圍，并開發(fā)碳纖維增強聚合物復合材料。該團隊還將分析該工業(yè)過程的經(jīng)濟性能和聚合物商業(yè)化的生命周期。