95%可回收！中國團隊破解生物基材料世紀難題，這種"會自愈"的新材料要火
文章來源：賢集網 更新時間：2025-04-25 14:11:52
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在過去五年間，生物基材料領域熱度飆升，其中生物基聚合物作為生物制造產業的關鍵節點以及新質生產力的重點新材料之一，吸引了諸如微構工場、藍晶微生物、海正生材、經海緯象等眾多企業布局。除了大眾熟知的PLA、PHA、PEF等材料外，生物基vitrimer（類玻璃高分子）這一新興生物基材料正迅速崛起，成為替代石油塑料的有力競爭者，在全球范圍內引發廣泛關注。 嶄露頭角：神奇“類玻璃”的崛起之路 2007年，法國科學家發明了vitrimer，最初它被應用于航空玻璃制造等領域。直至2020年前后，該領域研究論文數量從原本不足10篇迅猛增長至近60篇，引發業界高度關注。生物基vitrimer作為其衍生的新型材料，在材料科學和工業領域中脫穎而出，核心在于它巧妙地解決了“如何讓材料既堅固又可多次回收”這一長期難題。 常溫下，生物基vitrimer呈現出堅固、耐熱的熱固性塑料形態，能承受較大外力與高溫環境而不發生明顯變形或損壞；當溫度升高，它又如同熱塑性塑料般開始流動，變得易于加工成型。 正如其“類玻璃高分子”的中文譯名所體現，高溫下它類似玻璃，熔化成液態時分子網絡依然保持完整，這意味著每次冷卻成型都如同使用原始材料，且依據配方不同，部分生物基vitrimer還具備生物降解或堆肥的特性，極大地減少了化工行業對化石燃料的依賴，從源頭上推動了材料領域的可持續發展。 在原料選擇上，環氧大豆油成為熱門之選，天然桃膠也展現出巨大潛力，以此為原料生產的產品有望取代石油基環氧樹脂，開辟材料生產的綠色新路徑。 全球角逐與技術突破：生物基 vitrimer 的創新征程 在生物基 vitrimer 的應用與技術探索之路上，歐盟、美國與中國展現出各自的特色與優勢，同時，賦澈生物以其卓越的技術創新，在這一領域留下濃墨重彩的一筆。 全球多點發力，應用各有千秋 歐盟資助的 EOLIAN 項目，作為生物基 vitrimer 應用探索的重要行動，規劃了 3 - 5 年的研發周期，全力開發生物基含量超 60% 的 vitrimer 材料，目標直指陸上和海上風力渦輪機葉片制造。風力渦輪機長期處于復雜的自然環境中，葉片極易出現小裂縫，而生物基 vitrimer 的自愈特性在此找到了絕佳的應用場景。 通過在葉片中巧妙內置加熱系統，技術人員能夠在遠程輕松實現對小裂縫的修復。這一創新應用，極大地提升了風力渦輪機的維修便利性，以往需要耗費大量人力、物力進行現場檢修的難題得到有效緩解。同時，及時修復裂縫避免了損傷的進一步擴大，延長了葉片乃至整個風力渦輪機的使用壽命，從根本上降低了能源浪費，推動了風電行業的高效、可持續發展 。 美國華盛頓大學另辟蹊徑，聚焦電子行業的綠色轉型，探索用 vitrimer 替代電路板玻璃纖維中的樹脂，成功研發出 “vPCB”。電子行業在高速發展的同時，面臨著嚴峻的環境挑戰，電路板制造過程中的高碳足跡以及致癌物排放問題亟待解決。 “vPCB” 的誕生恰逢其時，它可通過浸入沸點相對較低的有機溶劑實現回收，這一創新回收方式大幅減少了電路板制造過程中的碳排放量，同時降低了致癌物對環境和人體的潛在危害，為電子行業邁向綠色制造提供了切實可行的新方案，有望引領電子材料領域的變革潮流 。 中國的賦澈生物在生物基 vitrimer 領域同樣成績斐然。公司成功完成數百萬美元天使輪融資，專注于研發生物質 Vitrimer（類玻璃化環氧樹脂）。這種材料在性能上與石油基塑料旗鼓相當，卻在環保與資源循環利用方面展現出巨大優勢，可回收率高達 95%，且回收成本大幅降低。 在室溫條件下，將其置于鹽酸環境中，便能觸發完全解聚反應，分解后的生物質產品可直接作為新原料重新投入塑料生產循環，為長期困擾塑料行業的回收利用難題提供了創新性、高效的解決方案，為中國在生物基材料領域的發展注入強大動力 。 技術創新領航，生物制造破局 賦澈生物的創立源自國際合成生物學產業化領域開拓者 Jay Keasling 實驗室成員的智慧與抱負。聯合創始人兼首席執行官王子龍以及聯合創始人、首席技術官 Seokjung Cheong 均為加州伯克利大學 Jay Keasling 實驗室博士后，他們在蛋白工程、菌株改造等核心技術領域積累了豐富且深厚的經驗。在 Jay Keasling 的悉心科技指導以及凱賽生物前董事兼技術主任 Howard Chou 擔任發酵量產顧問的有力支持下，賦澈生物在技術研發的道路上一路高歌猛進 。 在材料聚合方式上，傳統塑料多采用線性聚合，在機械性能強度等方面存在一定局限。賦澈生物研發的生物質 Vitrimer 創新性地采用 “三維延展聚合”，這一獨特結構如同為材料構建了堅固的立體支撐網絡，賦予材料更高的機械性能強度，使其能夠滿足更多復雜、嚴苛場景的應用需求，極大地拓寬了應用范圍，無論是在高強度要求的工業領域，還是對材料性能有特殊要求的新興行業，都展現出廣闊的應用前景 。 為實現 Vitrimer 的生物制造，賦澈生物成功研發出聚酮合酶這一復合蛋白酶。這一成果堪稱生物制造領域的一項重大突破，聚酮合酶就如同打造了一座高度智能化、自動化的新能源汽車智能制造車間。 在酶催化過程中，其精密而高效的運作機制如同在一條精心設計、高度集成的生產線上，源源不斷地產出高純度環內酯。在菌株選擇上，賦澈生物選用大腸桿菌、酵母菌等模式菌株，這些菌株具有生長迅速、易于培養等優點。 制造 Vitrimer 的化合物分子會自然分泌到細胞外，在中低濃度時便會過飽和結晶析出，更為關鍵的是，其發酵環境呈中性，整個生產過程無需復雜地改變發酵環境酸堿度，也無需進行破壁提取產物等繁瑣且成本高昂的操作，極大地簡化了生產流程，節省了純化成本，為生物基 vitrimer 的大規模、低成本生產奠定了堅實基礎 。 前景展望：商業化征程開啟 塑料回收與循環利用一直是全球關注的焦點問題，無論是石油基塑料還是生物基塑料，在生產過程中均耗費大量原料資源。尤其生物基塑料生產多依賴葡萄糖、棕櫚油等糧食轉化而來的碳源，從人體健康、糧食安全以及能源安全等多維度考量，實現高效、低成本、大規模的塑料回收利用迫在眉睫。 賦澈生物研發的生物質Vitrimer不僅具備高回收率，還在性能調控上取得突破。在加州伯克利大學AI平臺支持下，能夠自由微調分子結構并精準預測材料性能，實現塑料溶解溫度等特性的定向調控。目前，賦澈生物已積極投身商業化應用探索，與包裝、汽車、打印、家居等行業頭部品牌展開合作，嘗試供應高性能、高回收率的再生塑料制品。 在汽車制造領域，針對塑料與金屬混合零部件回收難的問題，應用這種高性能可循環塑料，只需將零部件置于鹽酸環境，塑料快速溶解，即可輕松分離出金屬，大幅降低回收成本。在打印機墨盒回收方面，大型打印機品牌每年需回收上億個墨盒，傳統機械處理方式塑料再利用率低，而新型可回收塑料在性能和成本可控的前提下，有望成為理想替代品。 生物基vitrimer作為一種極具潛力的新材料，在解決材料可持續性、推動各行業綠色轉型等方面展現出巨大優勢。隨著全球科研人員與企業不斷深入探索和創新，生物基vitrimer必將在未來材料市場中占據重要地位，引領材料科學邁向更加綠色、高效的新時代，為人類社會的可持續發展注入強大動力。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_572743.html 來源：賢集網 著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權，非商業轉載請注明出處。 |
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