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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
太陽系系主任
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新技術(shù)可設定塑料使用壽命，從數(shù)天、數(shù)月到數(shù)年不等 已有1人參與
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新技術(shù)可設定塑料使用壽命，從數(shù)天、數(shù)月到數(shù)年不等 受DNA等天然聚合物啟發(fā)，化學家設計出一種方法，可精確調(diào)控塑料的降解時間——從數(shù)天、數(shù)月到數(shù)年不等，從而讓塑料在完成使命后自然分解，而非在環(huán)境中存留數(shù)百年造成污染。研究人員希望這項新技術(shù)能催生出完成功能后可安全自毀的塑料制品。相關論文近日發(fā)表于《自然-化學》。 全球每年丟棄數(shù)億噸塑料。圖片來源：Cavan Images/Alamy 2022年，全球被丟棄的塑料超過2.5億噸，其中僅14%得到回收利用，其余均被焚燒或填埋。實用型可降解塑料的構(gòu)想已存在至少35年，人們曾嘗試用竹子、海藻等各種原材料制造這類塑料。但現(xiàn)實是，許多此類材料難以通過堆肥降解，且生產(chǎn)商常做出不切實際的承諾。 如今，美國羅格斯大學的顧玉偉（音）和同事正在研發(fā)一種可調(diào)控塑料壽命的技術(shù)，使塑料能在堆肥或自然環(huán)境中快速分解。 顧玉偉想知道，為什么DNA、RNA等天然長鏈聚合物能相對快速降解，而塑料等合成聚合物卻難以實現(xiàn)？是否有方法能否復制天然聚合物的降解機制？ 天然聚合物中含有一種名為“鄰近基團”的化學結(jié)構(gòu)，能促進解構(gòu)過程。這種結(jié)構(gòu)可引發(fā)稱為“親核攻擊”的內(nèi)部反應，從而切斷聚合物鏈的化學鍵。這對普通塑料而言需要消耗大量能量。 顧玉偉團隊仿照天然鄰近基團創(chuàng)造出人工化學結(jié)構(gòu)，并將其融入新型塑料的制造過程中。他們發(fā)現(xiàn)，由此制得的材料能輕松分解，且通過調(diào)整添加物的結(jié)構(gòu)，可以精確調(diào)控材料在解構(gòu)前保持完整的時間。 塑料分解后，長聚合物鏈會被轉(zhuǎn)化成小分子碎片，顧玉偉希望這些小碎片要么用來制造新型塑料，要么安全地溶解在環(huán)境中。 “這項策略最適用于需要在數(shù)天至數(shù)月內(nèi)可控降解的塑料，因此我們看好其在食品包裝等短期消費品領域的應用潛力。”顧玉偉表示，“目前該技術(shù)尚不適合需要穩(wěn)定數(shù)十年才降解的塑料，例如建筑材料或長期使用的結(jié)構(gòu)部件。” 但在這類塑料實現(xiàn)商業(yè)化之前，仍有若干問題需要解決。首先，塑料解構(gòu)后產(chǎn)生的液體由聚合物鏈片段組成，需通過進一步測試以確保這種混合物無毒，可安全釋放到自然環(huán)境中。其次，目前該材料的解構(gòu)過程需要紫外線觸發(fā)，因此，在團隊研發(fā)出可在黑暗環(huán)境中分解的材料之前，任何被掩埋或覆蓋的塑料仍將在環(huán)境中幾乎永久存留。 相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41557-025-02007-3 |
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2樓2025-12-01 16:22:17
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