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新型可生物降解塑料的樣品片 日本理化學(xué)研究所

塑料的優(yōu)點(diǎn)在于它們由牢固的共價鍵組成，這些共價鍵將分子結(jié)合在一起，這意味著它們需要很大的能量才能分解。這就是為什么它們?nèi)绱藞?jiān)固、耐用，非常適合從包裝到玩具等各種用途。

但是，當(dāng)塑料產(chǎn)品的使用壽命結(jié)束后，這些牢固的粘合力就會變成一個問題。用過一次就扔掉的杯子會在垃圾填埋場里放置幾十年甚至幾百年，直到完全分解。分解后，它會形成微塑料碎片，這些碎片出現(xiàn)在自然界的各個角落，包括我們自己的身體，它們以我們才剛剛開始理解的方式對我們的健康造成嚴(yán)重破壞。

日本理化學(xué)研究所的研究人員現(xiàn)在開發(fā)出了一種新型塑料，在需要時，它可以像普通塑料一樣發(fā)揮作用，而在不需要時，它可以很容易地分解成安全的化合物。據(jù)該團(tuán)隊(duì)介紹，它是由所謂的超分子聚合物制成的，這種聚合物具有可逆鍵，其功能類似于可以粘貼、移除和重新粘貼的便簽。

該團(tuán)隊(duì)希望制造一種特定類型的超分子聚合物，這種聚合物不僅強(qiáng)度足以滿足塑料的通常用途，而且還可以在需要時在溫和條件下快速分解，只留下無毒化合物。

在篩選了一系列分子后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種似乎具有正確特性的特定組合——六偏磷酸鈉（一種常見的食品添加劑）和基于胍離子的單體（用于肥料）。當(dāng)這兩種化合物在水中混合時，它們會形成一種粘稠的物質(zhì)，干燥后可形成塑料。

兩種成分之間的反應(yīng)會在分子之間形成“鹽橋”，使材料變得堅(jiān)固而柔韌，就像傳統(tǒng)塑料一樣。然而，當(dāng)它們浸泡在鹽水中時，電解質(zhì)會解開這些鍵，材料就會溶解。

藝術(shù)家對這種新型塑料的印象圖，展示了其在水面上的強(qiáng)鍵以及在浸入鹽水時如何分解

在實(shí)踐中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這種材料在使用過程中與普通塑料一樣堅(jiān)固，并且不易燃、無色透明。但浸入鹽水中后，塑料在約八個半小時內(nèi)完全溶解。

當(dāng)然，任何可降解塑料材料都存在一個主要障礙：如果它在你想要之前就與催化劑接觸并被分解怎么辦？畢竟，如果某些液體能溶解塑料杯，塑料杯就沒用了。

在這種情況下，研究小組發(fā)現(xiàn)，涂上疏水涂層可以防止材料過早分解。當(dāng)你最終想要丟棄它時，只需在表面上輕輕一劃，鹽水就會重新滲入，使材料像未涂層的薄板一樣快速溶解。

雖然一些可生物降解的塑料仍會留下有害的微塑料，但這種物質(zhì)會分解成氮和磷，而氮和磷是植物和微生物的有用營養(yǎng)物質(zhì)。話雖如此，過多的微塑料也會破壞環(huán)境，因此該團(tuán)隊(duì)建議最好的方法可能是在專門的工廠進(jìn)行大部分回收，在那里可以回收產(chǎn)生的元素以供將來使用。

但如果其中一些最終流入海洋，與目前的塑料垃圾相比，其危害將小得多，甚至可能有益。

描述這項(xiàng)研究的論文發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。