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化学家开发出可生物降解的下一代自修复塑料

开心的月饼 2023-07-28 14:13:59 生活常识

想象一下一种比普通塑料更硬、不易燃、甚至具有自愈特性的塑料。但这还不是全部——它可以在室温下在水中生产,非常节能且不需要有毒溶剂。在硬化之前,您可以按照您想要的任何方式塑造塑料的形状,例如口香糖。通过加水,它还可以随时转换回“口香糖”形式,重新成型,从而根据需要多次回收。

化学家开发出可生物降解的下一代自修复塑料

2016年,康斯坦茨化学家HelmutCölfen的研究团队提出了这样一种材料——矿物塑料。尽管这种塑料以其新颖的制造工艺和出色的材料性能引起了工业界的极大兴趣,但从康斯坦茨化学家的角度来看,它仍然有一个关键的缺点:由于其化学成分,它很难生物降解。

具有更高环境兼容性的新成分

“以前,我们使用聚丙烯酸来生产矿物塑料。从化学角度来看,这种酸与聚乙烯具有相同的主链,众所周知,聚乙烯很难生物降解,因此会造成重大环境问题,”Cölfen解释道。因此,由Cölfen和Cölfen实验室的博士后IleshaAvasthi领导的研究小组开始寻找替代的基本构件,以开发一种环境兼容的矿物塑料,该塑料保留了原始材料的有趣特性。他们找到了他们想要的东西。

康斯坦茨化学家在《小方法》杂志上最新发表的文章中展示了他们的下一代矿物塑料。他们现在使用聚谷氨酸,而不是聚丙烯酸等石油基成分。这种天然生物聚合物很容易大量获得,甚至可以可持续地获得,例如从使用微生物的生物技术生产中获得。环境中已经存在的多种微生物可以降解聚谷氨酸。

“我们的新型矿物塑料具有与之前的矿物塑料相同的积极特性,但具有决定性的优势,即其基本构件聚谷氨酸可以在微生物的帮助下生产,并且完全可生物降解,”HelmutCölfen说。

生物学家的支持

为了证明这种生物降解性也适用于新型矿物塑料本身,而不仅仅是其各个成分,化学家们获得了康斯坦茨大学生物系的DavidSchleheck和博士后HarryLerner的支持。“赫尔穆特·科尔芬在他的实验室中创造了一种新型矿物塑料,我们现在的任务是在微生物的帮助下使其再次消失,”施勒赫克说。

在降解实验中,生物学家能够证明,在森林土壤中发现的微生物在几天后就开始代谢矿物塑料。仅32天后,微生物就完全降解了塑料。因此,研究人员实际上已经成功地使矿物塑料具有其所有积极的材料特性,现在也具有可持续性和可生物降解性。


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