環保、高強度、可自我愈合、可回收的聚合物,將改變汽車、飛機等諸多行業。
當化學家珍妮特·加西亞(Jeannette García)在最近用過的一個燒瓶里,發現了一塊糖果大小的白色材料時,她壓根不知道到自己做出了什么東西。這種材料緊緊附著在玻璃上,所以只能用錘子打碎燒瓶才將其取出。但是,當她再次用舉起錘子,去敲打這塊材料本身時,后者卻毫發無損。“當意識到它的有多堅固時,我就知道必須要弄清楚我究竟做出了什么東西,”加西亞說。
加西亞是IBM公司阿爾馬登研究中心的科學家。最終,她在幾位同事的幫助之下解開了這個謎團。他們發現,這種令人吃驚的材料是一類新型熱固性聚合物。這是一類極為堅固的塑料,能用于從智能手機到飛機機翼等眾多產品中。雖然在全球每年生產的聚合物中,熱固性材料就占到了三分之一,但是它們很難被回收利用。而加西亞發現的新材料(被稱為“泰坦”),是目前為止發現的第一種可回收的、具有工業級強度的熱固性材料。
傳統熱固塑料無法回收重塑,而上述新型聚合物可以通過化學反應進行重新加工。在2014年5月的《科學》(Science)雜志上,加西亞和同事介紹了他們的發現。
預計,全球對耐用且可回收的塑料產品的需求將很快大幅攀升。到2015年,歐洲和日本都將要求廠家在生產汽車部件時,可回收材料的比例要達到95%。“‘泰坦’恰恰可以完美地滿足這種需求,”加西亞說。此外,她相信這種新材料最終還能推廣到更廣泛的應用中,包括抗蝕抗菌涂層、給藥設備、粘結劑、3D打印、水凈化領域等。
“泰坦”還有其他優點。加西亞和同事發現,這種材料還有第二種形態——在低溫時,它會呈現出可自愈合、類似凝膠的形態。這種形態被研究人員稱為“海德魯”(Hydro,意為水)。“如果將海德魯切成兩半,再放回一起,它們會立刻互相粘結,”加西亞介紹說。這樣,“泰坦”就可以用作粘合劑,或者自修復涂料,其他相關的化學產品也將陸續被開發出來。“(我們發現的)不僅僅是一種新型聚合物,而且還是一種新的聚合物生成反應。”--節選自《環球科學》
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