美國能源部(DOE)的一項新研究設計了一種塑料，這種塑料可以回收很多次，而且不（bú）會有任何性能損失（shī）。

美國（guó）能源部的（de）勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克（kè）利（lì）實驗室)已經生產出一種新型聚合（hé）物，類似於樂高玩具，可以分解並重新組裝成（chéng）不同的形狀（zhuàng）、質地和顏色，而（ér）不（bú）會（huì）影響其質量。這種新材料（liào）被稱為“聚酮烯（xī）胺”，或PDK。

“大多數塑料都不是用來回收的，”伯克利實驗室的分子鑄造（zào）博士後彼（bǐ）得·克裏（lǐ）斯（sī）坦森說。“但（dàn）我們發現了一種組（zǔ）裝塑料（liào）的新方法，從分子角度考慮了回收問（wèn）題。”

目前最可回收的塑料，PET -聚對苯二甲酸乙酯(乙烯對苯二甲酸酯)，回收率隻（zhī）有20-30%左右。剩下的則被送（sòng）入焚燒爐、垃圾填埋場或（huò）海洋中焚燒（shāo），釋放出二氧化（huà）碳，或者被留在地球上堵塞幾個世紀（jì），直到地球分（fèn）解。

塑料（liào）基本上是長（zhǎng）鏈的（de）碳基分子(“分（fèn）子鏈”)連接在一起形成聚合物(“許多分子（zǐ）鏈”)。它們的結構使它們在化學（xué）上非（fēi）常穩定，這意味著它們不會像其他材料（liào）那樣生（shēng）鏽、腐爛（làn）或溶解。為了使它們適應（yīng）特定的用途，製造商還加（jiā）入化學添（tiān）加劑來改（gǎi）善某些性能。例如，填充物使塑料變得堅韌，而增塑劑（jì）則（zé）使塑料變得柔（róu）韌。這些添（tiān）加劑在化學上與個別的中東呼吸綜合征緊密結合。所以即使塑（sù）料在回收工廠加工，它們也幾乎（hū）不可能被清除。不同化學成分的塑（sù）料混合在一起，磨成碎片，在回收過程中熔化。在實際生產之前是不可能預測得到的材料的（de）性質（zhì）的。

回收塑料繼承未知（zhī）添加劑的趨勢（shì）阻止了塑料成為一種“循環”材料，這種材料的原（yuán）始構（gòu）件(mers)可以盡可（kě）能長時間地回收再利用，或者“升級”以生產一種新的、更高質（zhì）量的產品。

與傳統塑料不同的是，PDK塑料的單體可以通過將材料浸泡在高酸性溶液中而（ér）被回收並從（cóng）任何複合添加劑（jì）中釋放出來。

克裏斯（sī）坦森是由（yóu）布雷（léi）特·赫爾（ěr）姆斯(Brett Helms)領導的多學科團隊的一員。布萊特·赫爾姆斯是伯克利（lì）實驗室分子鑄造廠的一名專職科學家。

克裏斯（sī）坦森補充說:“循環塑（sù）料和塑料升級（jí）換代是巨大的挑戰。“我們已經看到了塑料垃圾泄漏到我們的水生生態係統的影響（xiǎng），而這一趨勢很可能會因為塑料製造數量的增加和下遊（yóu）對我們的市政（zhèng）回收基礎（chǔ）設施造成的壓力而（ér）加劇。”

赫爾姆斯（sī）解釋說:“使用PDKs，傳統塑料的（de）不可變鍵被可逆鍵取代，從而（ér）使塑料更（gèng）有效地（dì）回收利用（yòng）。”

製造PDK的單體可以從任何添加劑中分離（lí）出（chū）來，隻需將塑料浸泡在高酸性溶液中即可。酸破壞了單體和添加劑之間的鍵。這一特性最初是（shì）在克裏斯滕森將各種酸應用於（yú）製造PDK粘（zhān）合劑的玻璃器皿（mǐn）時發現的，他注意到（dào）粘合劑發（fā）生了變（biàn）化。克裏斯坦森用核磁共振波（bō）譜儀進一步分析了塑料（liào），發現了原來的（de）單體。

隨後在分子鑄（zhù）造廠的研究表明，這種酸能將PDK聚合物（wù）分（fèn）解成單體，同時也能將它們從添加分（fèn）子中分離出來。研究小組還發現，回收（shōu）的PDK單體可以重新鑄造成聚合（hé）物，而回收（shōu）的聚合物不會繼承原材料的任何特征。塑料也可以通過使用（yòng）添（tiān）加劑(如增塑劑)進行升級循（xún）環。研究人員認為，他們的（de）新（xīn）塑料可以很好地替代目前使用的許多不（bú）可回收塑料。

赫爾姆（mǔ）斯說:“我們正處於一個關（guān）鍵時（shí）刻，我們需要考慮為未來的垃（lā）圾分類和處理使回（huí）收（shōu）設施現代化所需的基礎設（shè）施（shī）。”“如果這些（xiē）設施的目的（de）是回（huí）收或升級PDK和相關塑料，那麽我們就能更有效地將塑（sù）料從垃（lā）圾（jī）填埋場和海洋中（zhōng）轉移出去。”

赫爾姆斯說（shuō）:“這是一個令人興奮的時刻，我們應該開始思考如何設計材（cái）料和（hé）回收（shōu）設施，使循環塑料成為可能。”

研究人員下一（yī）步計劃開發PDK塑料，該（gāi）塑料具有廣泛的熱和機械性能，可用於（yú）紡織（zhī）品、3D打印和泡沫塑料。他們還希望在PDK塑料中加（jiā）入更多的植物化合物和其他可持續（xù）材料

“通過（guò）動態共價二酮烯胺鍵實現塑料閉環回收”的論文發表在《自然化學》雜（zá）誌上。

資料來源：科技深（shēn）度君（jun1）

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