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這是一個很好的機會，你已經(jīng)接觸了一些東西制成的聚烯烴聚合物。它通常用于聚乙烯制品，如塑料袋或聚丙烯制品，再或者尿布。

盡管聚烯烴在社會上很有用，但它們在環(huán)境中仍然作為垃圾而不斷增加。例如，科學(xué)家估計塑料袋的降解需要數(shù)百年的時間。

但現(xiàn)在，弗吉尼亞理工大學(xué)(Virginia Tech)的研究人員利用一種新的催化劑和聚酯聚合物合成了一種可生物降解的聚烯烴替代品，這一突破最終可能對可持續(xù)發(fā)展的努力產(chǎn)生深遠的影響。

化學(xué)工程系助理教授、高分子創(chuàng)新研究所（MII）的附屬教授Rong Tong領(lǐng)導(dǎo)了這個研究小組，他們的研究結(jié)果最近發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

聚合物化學(xué)中最大的挑戰(zhàn)之一是控制聚合物的立構(gòu)規(guī)整度或立體化學(xué)。當(dāng)我們將單體亞基乘積到大分子鏈中時，科學(xué)家很難復(fù)制出從主分子鏈上產(chǎn)生的側(cè)鏈官能團的一致排列。這些側(cè)鏈官能團對聚合物的物理和化學(xué)性質(zhì)，如熔融溫度或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有很大的影響，而規(guī)則的立體化學(xué)使聚合物具有更好的性能。

Tong說他的團隊現(xiàn)在已經(jīng)找到了一種方法，可以用聚酯制造出規(guī)則的立體化學(xué)。

“目前還沒有辦法進行這種化學(xué)研究?！盩ong說?！叭藗円郧耙灿镁廴樗嶙鲞^類似的研究，但我們已經(jīng)從根本上證明，如果我們控制立體化學(xué)，聚酯的物理和化學(xué)性能就會得到改善?！?/span>

Tong和他的博士后Quanyou Feng結(jié)合了一個新型光催化Ni / Ir催化劑——一個令人驚訝的簡單的化學(xué)過程，即使用家用燈泡啟動反應(yīng)——用立體選擇性鋅催化劑引發(fā)O-羧酸酐的開環(huán)聚合單體以產(chǎn)生這些改進的聚酯。使用微量的催化劑，這些單體可以在幾個小時內(nèi)方便地聚合。所得材料分子量高、熱穩(wěn)定性和結(jié)晶性好，在堿性水溶液中可降解。

“如果你使用普通催化劑，它沒有立體化學(xué)控制，但我們發(fā)現(xiàn)我們的催化劑可以做到這一點。”Tong說?！霸谖覀兊奈恼轮?，我們演示了如何設(shè)計這種立體選擇性催化劑，以及它們是如何幫助立體化學(xué)控制的?！?/span>

O-羧酸酐是由氨基酸組成的，氨基酸是天然的有機化合物，所以這些聚酯會降解，不像目前的不可降解聚烯烴。此外，O-羧酸酐可以給聚酯帶來不同的官能團，使聚合物的應(yīng)用多樣化。目前，F(xiàn)DA只批準了一些用于生物醫(yī)學(xué)的聚酯。

合成完成后，Tong與化學(xué)系助理教授兼MII院院士Guoliang Liu一起工作，證明新聚合物的性能得到了改善。

“Tong博士的實驗室有出色的催化劑設(shè)計和聚合技術(shù)，我們有優(yōu)秀的表征和加工技能，所以我們一起工作是很自然的?！盠iu說?！翱刂坪妥C明戰(zhàn)術(shù)性不是一個簡單的過程。利用差示掃描量熱法和核磁共振，我們?yōu)槲覀儗⒁芯康慕Y(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供了有力的證據(jù)?！?/span>

將這些聚酯開發(fā)成應(yīng)用還在進行中，但Liu說，目前這是材料研究的一大進步。

Liu說：“這種控制戰(zhàn)術(shù)性的聚酯合成方法可以提供一個我們以前沒有的新的高分子材料庫。”

這一塊創(chuàng)新的化學(xué)品讓Tong和Liu激動不已，希望未來能生產(chǎn)出可降解的綠色塑料，來取代今天存在于垃圾填埋場和海洋中長達幾十年或數(shù)百年的石油塑料。

Tong提到，這種新的聚合物合成技術(shù)僅在學(xué)術(shù)實驗室規(guī)模上得到了驗證。要對這些功能材料進行表征，完善待專利合成放大工藝，還有很多工作要做。

“這將是我們的夢想，看到這些可降解聚酯在市場上，為塑料工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用?！盩ong說。

Tong的團隊還包括化學(xué)工程博士Yongliang Zhong、在劉的實驗室工作的化學(xué)學(xué)生Dong Guo以及中國南京郵電大學(xué)教授Linghai Xie。