隨著地球上橡膠和塑料垃圾負擔持續(xù)增加 ， 科學家們期待能以閉環(huán)回收的方式減少垃圾數(shù)量 。 據(jù)最新一期《自然·化學》雜志報道 ， 美國研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可能改變游戲規(guī)則的新分子——低聚環(huán)丁烷 ， 對實現(xiàn)這一目標具有廣泛意義 。
普林斯頓大學化學系研究人員表示 ， 該分子以一種極不尋常的方式連接成正方形的重復序列 ， 并能在一定條件下逆轉(zhuǎn) ， 即可將分子“壓縮”變成用于制造塑料的新聚合物 ， 然后將其“解壓”（解聚）變回原始單體 ， 以備重復使用 。
過去 ， 需要昂貴的專用聚合物和多道工序才能將類似材料恢復為原始狀態(tài) ， 從來沒有使用丁二烯這樣普通的原材料 。 該新分子是聚丁二烯的一種形式 ， 聚丁二烯已有一百多年的歷史 ， 廣泛用于制造輪胎和鞋底等橡膠和塑料制品 。 其母體丁二烯是一種豐富的有機化合物 ， 是化石燃料開發(fā)的主要副產(chǎn)品 。
研究人員表示 ， 采用人們已經(jīng)研究和聚合了數(shù)十年的一種真正通用的化學物質(zhì) ， 從中制造出一種全新的材料 ， 而且該材料還擁有有趣的特性 ， 是在可持續(xù)化學方面邁出的一大步 。
研究人員用鐵作為合成新分子的催化劑 ， 可將丁二烯單體“點擊”在一起 ， 從而形成低聚環(huán)丁烷 。 鐵“誘使”單體相互叩擊 ， 以形成正方形聚合物 。 通常 ， 單體通過S形結(jié)構(gòu)的簡單重復連接形成聚合物 。 但是在本研究中 ， 這些單體會以正方形鏈的形式串在一起 。
為了將其解壓 ， 在鐵催化劑的條件下將分子暴露于真空中 ， 將逆轉(zhuǎn)“壓縮”過程并回收原始材料 ， 這使其成為閉合化學循環(huán)的一個罕見例子 。
該材料還具有令人著迷的特性 。 例如 ， 它可以遠距離操縱 ， 這意味著該鏈的兩端均已功能化 。 此屬性可以使其本身用作構(gòu)建基塊 ， 充當聚合物鏈中其他分子之間的橋梁 。 此外 ， 它是熱穩(wěn)定的 ， 這意味著它可以加熱到250℃以上而不會迅速分解 。
【新分子鋪就可再生塑料“變革”之路】即使在低分子量為1千克/摩爾的情況下 ， 它也表現(xiàn)出高結(jié)晶度 ， 這表明它能在更輕的情況下實現(xiàn)其理想物理性能（如結(jié)晶度和材料強度） 。
研究人員稱 ， 用這種單體制成的材料非常堅硬 ， 并不像一般的再生塑料那樣脆弱不耐用 。 （采訪人員馮衛(wèi)東）
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