环保、高强度、可自我愈合、可回收的聚合物,将改变汽车、飞机等诸多行业。
当化学家珍妮特·加西亚(Jeannette García)在最近用过的一个烧瓶里,发现了一块糖果大小的白色材料时,她压根不知道到自己做出了什么东西。这种材料紧紧附着在玻璃上,所以只能用锤子打碎烧瓶才将其取出。但是,当她再次用举起锤子,去敲打这块材料本身时,后者却毫发无损。“当意识到它的有多坚固时,我就知道必须要弄清楚我究竟做出了什么东西,”加西亚说。
加西亚是IBM公司阿尔马登研究中心的科学家。最终,她在几位同事的帮助之下解开了这个谜团。他们发现,这种令人吃惊的材料是一类新型热固性聚合物。这是一类极为坚固的塑料,能用于从智能手机到飞机机翼等众多产品中。虽然在全球每年生产的聚合物中,热固性材料就占到了三分之一,但是它们很难被回收利用。而加西亚发现的新材料(被称为“泰坦”),是目前为止发现的第一种可回收的、具有工业级强度的热固性材料。
传统热固塑料无法回收重塑,而上述新型聚合物可以通过化学反应进行重新加工。在2014年5月的《科学》(Science)杂志上,加西亚和同事介绍了他们的发现。
预计,全球对耐用且可回收的塑料产品的需求将很快大幅攀升。到2015年,欧洲和日本都将要求厂家在生产汽车部件时,可回收材料的比例要达到95%。“‘泰坦’恰恰可以完美地满足这种需求,”加西亚说。此外,她相信这种新材料最终还能推广到更广泛的应用中,包括抗蚀抗菌涂层、给药设备、粘结剂、3D打印、水净化领域等。
“泰坦”还有其他优点。加西亚和同事发现,这种材料还有第二种形态——在低温时,它会呈现出可自愈合、类似凝胶的形态。这种形态被研究人员称为“海德鲁”(Hydro,意为水)。“如果将海德鲁切成两半,再放回一起,它们会立刻互相粘结,”加西亚介绍说。这样,“泰坦”就可以用作粘合剂,或者自修复涂料,其他相关的化学产品也将陆续被开发出来。“(我们发现的)不仅仅是一种新型聚合物,而且还是一种新的聚合物生成反应。”--节选自《环球科学》
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