用生物質(zhì)代替原油和天然氣制造塑料材料具有許多環(huán)境效益，但這些所謂的生物塑料往往在一些關(guān)鍵領(lǐng)域表現(xiàn)不佳。阿克倫大學(xué)的科學(xué)家們可能已經(jīng)找到了解決這樣一個(gè)缺點(diǎn)的辦法：他們?cè)O(shè)計(jì)了一種新形式的PLA塑料，可以用來容納沸騰的液體。

與由生物質(zhì)制成的塑料相比，卓越的強(qiáng)度和柔韌性、以及在高溫下的穩(wěn)定性是傳統(tǒng)塑料所具有的優(yōu)勢。最近，日本的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)取得了突破性的進(jìn)展，他們使用天然材料作為構(gòu)件，制造出了一種具有最高耐熱性的塑料，而這項(xiàng)最新的研究再次推動(dòng)了這些生物塑料的發(fā)展。

阿克倫大學(xué)團(tuán)隊(duì)專注于一種名為聚乳酸（PLA）的常見形式的生物塑料，它的生產(chǎn)成本很低，是食品包裝、塑料瓶和餐具等物品的熱門選擇。然而，當(dāng)它遇到高溫時(shí)會(huì)遇到麻煩。

“PLA是世界上最重要的100%生物基和完全可堆肥的聚合物，”密歇根州立大學(xué)的杰出教授Ramani Narayan博士說，他不是這項(xiàng)研究的作者，但他的工作主要是開發(fā)生物塑料?！暗捻g性低，熱變形溫度低。它在60°C左右就會(huì)軟化并發(fā)生結(jié)構(gòu)性塌陷，因此在許多熱食品包裝應(yīng)用和一次性容器中無法使用。”

在王世慶博士的帶領(lǐng)下，阿克倫大學(xué)的團(tuán)隊(duì)通過重新想象PLA塑料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，瞄準(zhǔn)了這個(gè)問題。王世慶將其比作一串意大利面條，組成塑料的鏈狀分子代表了各個(gè)面條。塑料的韌性與這些面條的交織程度息息相關(guān)。據(jù)該團(tuán)隊(duì)介紹，通過調(diào)整晶體的形成方式，并將它們的尺寸限制在納米級(jí)，科學(xué)家們能夠創(chuàng)造出這些面條高度交織的“鏈狀網(wǎng)絡(luò)”。

這項(xiàng)技術(shù)的成果是一種堅(jiān)韌、透明和耐熱的聚乳酸塑料，并將其制成原型杯，可以裝入開水而不會(huì)收縮、降解和變成不透明。該團(tuán)隊(duì)表示，這樣的杯子可以作為熱茶和咖啡等更環(huán)保的選擇。

雖然生物塑料的降解速度更快，生產(chǎn)時(shí)消耗的能源更少，而且比石油基塑料的碳足跡更小，但這種材料的某些方面仍然存在問題。這些問題包括是否有妥善處理生物塑料的設(shè)施，以及生物塑料的安全性。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，生物塑料與普通塑料一樣，含有同樣多的有毒成分。

在任何情況下，塑料污染問題都不會(huì)很快消失，所以在如何生產(chǎn)塑料方面有更多的選擇，可能會(huì)被證明是有價(jià)值的，以盡量減少其對(duì)環(huán)境的影響。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為其技術(shù)申請(qǐng)了專利，并希望它能幫助擴(kuò)大PLA塑料的吸引力。

“我們的新理解的影響可能最終會(huì)刺激PLA市場成倍增長，”王世慶說。

該研究發(fā)表在《Macromolecules》雜志上。
責(zé)編AJX