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新技術(shù)：打破化學(xué)鍵，實(shí)現(xiàn)塑料無限次分解和重新制造

文章來源：廢塑料新觀察更新時(shí)間：2022-12-05 14:28:49

科羅拉多大學(xué)博爾德分校（Colorado University Boulder）發(fā)表在《自然化學(xué)》（Nature Chemistry）雜志上的一項(xiàng)新研究詳細(xì)介紹了如何將一類廣泛用于航空航天和微電子行業(yè)的耐用塑料化學(xué)分解成最基本的組成部分，然后再次形成相同的材料。這是開發(fā)可修復(fù)和完全可回收的聚合物的一個(gè)重要步驟。

這是一種特別具有挑戰(zhàn)性的回收材料，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)為在極端高溫和其他惡劣條件下依然能夠保持其形狀和完整性。該研究記錄了這種類型的塑料如何在不犧牲其所需物理性能的情況下無限次分解和重新制造。

該研究的第一作者兼化學(xué)系主任張偉說：“我們正在跳出條條框框而思考，尋找關(guān)于打破化學(xué)鍵的不同方法。我們的化學(xué)方法可以幫助創(chuàng)造新技術(shù)和新材料，也可以用來幫助解決現(xiàn)有的塑料危機(jī)。”

他們的研究結(jié)果還表明，重新審視其他塑料材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)可能會產(chǎn)生類似的發(fā)現(xiàn)，即如何完全分解和重建它們的化學(xué)鍵，使我們?nèi)粘Ｉ钪懈嗟乃芰喜牧夏軌蜓h(huán)生產(chǎn)。在20世紀(jì)中期，塑料被普遍應(yīng)用于幾乎所有的行業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑驗(yàn)樗鼈儤O其方便、實(shí)用和便宜。但是半個(gè)世紀(jì)后，經(jīng)過指數(shù)級的需求和生產(chǎn)，塑料對地球的健康和人類構(gòu)成了一個(gè)重大問題。塑料的生產(chǎn)需要大量的石油和化石燃料的燃燒。一次性塑料每年產(chǎn)生數(shù)以億計(jì)的廢物，這些廢物最終以微塑料的形式進(jìn)入垃圾填埋場、海洋，甚至進(jìn)入我們的身體。

因此，回收是本世紀(jì)減少塑料污染和化石燃料排放的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的回收方法是將聚合物機(jī)械地分解成粉末，燃燒它們或使用細(xì)菌酶來溶解它們。其目的是最終獲得可用于其他用途的更小的碎片。想想用回收的橡膠輪胎制成的鞋子或用回收的塑料水瓶制成的衣服，它們不再是相同的材料，但它們不會在垃圾場或海洋中填埋。

但是，如果你可以用同樣的材料重建一個(gè)新的物品，會怎么樣？如果回收不僅僅是為塑料提供第二次生命，而是提供一次重復(fù)的體驗(yàn)?zāi)兀窟@正是張偉和他的同事所取得的成就。他們顛覆了一種化學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)他們可以在一種特別高性能的聚合物中打破并形成新的化學(xué)鍵。他們通過將聚合物分解成單一的單體，即其分子，這是一個(gè)可逆或動態(tài)的化學(xué)概念。這種最新方法特別新穎之處在于，它不僅創(chuàng)造了一類新的聚合物材料，就像樂高積木一樣，易于建造、拆開并反復(fù)重建，而且這種方法還可以應(yīng)用于現(xiàn)有的，特別是難以回收的聚合物。

這些新的化學(xué)方法也已準(zhǔn)備好商業(yè)化，并且可以與當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)即插即用。它確實(shí)有利于塑料的未來設(shè)計(jì)和開發(fā)。張偉說：“不僅創(chuàng)造新的聚合物很重要，而且知道如何轉(zhuǎn)換，升級和回收舊聚合物也非常重要。通過使用我們的新方法，我們可以制備許多新材料——其中一些可能具有與我們?nèi)粘Ｉ钪械乃芰舷嗨频奶匦浴?rdquo;

塑料閉環(huán)回收的這一想法受到了自然界的啟發(fā)，因?yàn)橹参铩游锖腿祟惸壳岸际堑厍蜓h(huán)回收系統(tǒng)的一部分。“為什么我們不能以同樣的方式制造我們的材料？”

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