據外媒報道,研究人員開發出一種高耐熱生物塑料材料,可用于制造汽車零部件和建材,這一發現將擴大生物材料在制造業領域的應用。
現在使用的塑料大多是人造塑料,由原油、天然氣和煤制成。但是,東京大學、北陸先端科學技術大學院大學(Japan Advanced Institute of Science and Technology)和其它機構的科學家,采用植物、蛋殼、鳥類翅膀甚至龍舌蘭酒等生物物質,通過制漿工藝將其轉化為紙漿,再利用這些紙漿來制造新型塑材。
這種塑料可以承受高達500°C的氣溫,即使在高溫下也不會融化。這一發現具有重要意義,因為傳統生物塑料的耐熱性相對較低,在其它方面的應用一直受到限制。研究團隊成員、應用微生物學教授Yasuo Onishi表示:“這種材料具有優異的耐熱性、阻燃性,而且重量很輕,可以應用于汽車發動機周圍的部件,以及航空和航天設備的零部件。”
生物塑料通過將植物中的糖發酵轉化為塑料而制成,如玉米和甘蔗纖維。在更加注重循環導向的社會中,這種材料具有發揮重要作用的潛力。Onishi及其同事探索克服耐熱性不足的方法,并成功合成出新的生物塑料,其化學成分與普通產品完全不同。
他們改進了在生產中使用微生物的過程,同時采用與制造現有生物塑料相同的成分。研究人員從紙漿中提取AHBA和ABA兩種芳香分子,并與其它重組微生物和化學物質相結合,使其轉化成新型聚合物;然后,經過化學處理變成耐熱膜,再變成輕質有機塑料。這種新型巨分子設計不僅可以提高耐熱性,而且能夠廣泛成型。科學家們認為,這項技術也可以改善其它類型塑料的功能和品質。
研究人員在充滿氮氣的環境中測試新材料,并發現在溫度達到743°C之前,這種材料不會分解,這是迄今為止記錄上最高的耐熱塑料,比高耐熱合成纖維Zron能承受的溫度(715°C)還要高。而目前市面上的生物塑料在超過200°C高溫的情況下,很容易受到影響,因此傳統環保型塑料材料僅用于勺子、杯子和購物袋等產品。
該團隊還表示,通過對微生物進行基因改造,可以增加產量,提高化學反應效率,并降低生產成本。而且,這種新生物塑料的耐熱性要優于鋁和鎂,可以將其與這些金屬相結合,用于制造汽車零部件和建筑材料。 |