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美国研发新材料制可回收塑料 实现汽车、轮胎等行业的可持续发展

2021-8-5 10:14 221 0 来自: 盖世汽车
简介
【汽车碳中和】近年来,塑料的可持续发展取得了很大的进步,这在很大程度上要归功于科学的进步。但是,虽然塑料变得越来越环保,但是这个世界仍然受到了塑料的污染,因为很多工业都依赖塑料生产得到广泛使用的产品。 ...
 【汽车碳中和】近年来,塑料的可持续发展取得了很大的进步,这在很大程度上要归功于科学的进步。但是,虽然塑料变得越来越环保,但是这个世界仍然受到了塑料的污染,因为很多工业都依赖塑料生产得到广泛使用的产品。

据外媒报道,最近,美国阿克伦大学聚合物科学与工程学院的助理教授Junpeng Wang博士进行了一项研究,找到了一种能够减少废料的解决方案,并为橡胶、轮胎、汽车和电子行业的可持续发展未来开辟了科学道路。该项研究得到了阿克伦大学的支持,Wang博士还获得了美国国家科学基金会CAREER奖。

Junpeng Wang博士(图片来源:阿克伦大学)

目前的问题是,包括橡胶和塑料在内的合成聚合物几乎被用于日常生活的方方面面。此种合成聚合物在很大程度上由于具有优异的稳定性和多样的力学性能而占统治地位,但是,也正由于具有高耐久性,由此类聚合物制成的废料聚集于陆地和海洋,给生态系统带来了严重的问题。

此外,由于90%以上的聚合物都由石油和煤炭等有限的自然资源制成,如果它们不能得到回收和再利用,此种材料的生产就具有不可持续性。

针对塑料可持续性挑战,一个有发展前景的解决方案是用可回收的聚合物取代现有的聚合物,以实现材料的循环使用。尽管目前已取得了进展,但很少有可回收聚合物具有传统聚合物的优良热稳定性和高性能力学性能。不过,Wang博士及其团队研发的可回收材料在优异热稳定性和灵活机械性能方面却独一无二。

Wang博士表示:“我们对以化学方式回收的聚合物特别感兴趣,此类聚合物可以被分解成构成它们的成分(单体),回收之后的单体可重复用于制造聚合物,让材料循环使用,这不仅有助于保护用于塑料生产的有限自然资源,而且还解决了塑料物品寿命结束时产生的废料堆积问题。”

设计以化学方式回收聚合物的关键是确定正确的单体。通过仔细计算,研究人员确定了一种靶向单体。之后,他们利用大量的起始原料,通过化学合成,制备了单体和聚合物。

Wang博士的研究团队包括聚合物科学研究生以及博士后科学家,旨在通过研发可分解成其组成部分的聚合物,以解决上述挑战。当解聚催化剂不复存在或被移除时,该聚合物仍具有高稳定性,且其热性能和力学性能可以进行调节,以满足各种应用的需要。

Wang博士表示:“我们研发的以化学方式回收的聚合物具有优异的热稳定性和坚固的机械性能,可用于制备橡胶和塑料。我们预计此种材料可以替代现有聚合物,成为具有吸引力的候选材料。我们的分子设计以计算为指导,突出了计算和实验工作相结合的变革力。与其他被证明可回收的聚合物相比,我们研发的新型聚合物表现出更好的稳定性以及更广泛的力学性能。当添加催化剂时,该聚合物可降解为单体,被回收。”

Wang博士研究团队的下一步是扩大以化学方式回收的聚合物的范围,以及研发碳纤维增强型聚合物复合材料。该团队还将分析此种工艺的经济性能,并对聚合物的商业化进行生命周期分析。


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