科學家研發“松樹液”新材料有望幫助解決全球能源緊缺

在近100年的人類發展史中，大到陸地上穿行的汽車和空中航行的飛機，小到我們日常辦公所用的電腦和手機，幾乎所有的化合物機構組成都與化石燃料密切相關。

近日，美國佛羅里達州立大學肯內穆爾研究小組發現了一種來自“松樹液”的新塑料，這種材料有可能改變材料領域的現有狀況，成為新一代聚合結構的可持續材料。

當研究人員在不損傷松樹壽命的情況下提取到松樹液，將松樹苗這種可再生資源生產出人們所需產品，這一過程值得科學界肯定。

相關論文以題為《松樹液中的δ-松油精開環復合分解聚合物可定義良好的聚烯烴》，發表在ACS Macro上。

由佛羅里達州立大學化學和生物化學系博士馬克·亞羅利梅克擔任第一作者，布萊恩娜·科亞研究員、副教授賈斯汀·肯內穆爾擔任通訊作者。

從航天到陸地，再到日常工作所需要的電子辦公設備，幾乎所有化合物的制備都離不開化石燃料，塑料和聚合物在對過去的化學及生物科學的發展具有極大的推動作用。該研究小組發現了可通過松樹液制備出新塑料的方法，對推動可再生材料的發展具有十分重要的意義。

利用“松樹液”制備出新型塑料

該團隊通過化學反應徹底改變了聚合物結構。在生物學中，類似的現象并不少見，比如，毛毛蟲是如何變成蝴蝶的、蜂窩機械是如何改變天然生物聚合物設計的等。因此，在合成聚合物中改變生物物質原有的特性，并不難實現。

肯內穆爾表示，“據我們目前所了解，這種玻璃狀、熱穩定性的塑料可以在更高的溫度下熔化和成型，并在環境溫度下冷卻成硬塑料。我們的下一個目標是了解這些聚合物的某些機械特性?！?/p>

這種聚合物材料有許多結構特征，與人們每天使用的塑料特征有一定的關聯，因此在應用層面是可以實現的。

α-松油精是松樹枝中產生的最豐富的分子，由于其化學機構較為復雜，該分子難以轉化為塑料，因此它現在的應用范圍有限，目前主要應用于松節油的清潔劑和溶劑中。亞羅利梅克首先合成了α-松油精，并將該化合物命名為“三角洲松”。

該研究最大的亮點是，通過一系列化學反應、多次凈化試驗，反復觀察實驗現象，總結失敗原因，最終成功地將α-松油精轉化為三角洲松。

一旦該團隊獲得了純化的液體“三角洲松”，就可以通過最后的化學反應將其轉化為可用的塑料-多三角洲松。隨后他們進行了系列“聚合”反應，測試將這種分子做成塑料時的效果。

該團隊還描述了塑料各種材料的特性，如聚合物在分解前熔化的溫度和可承受的熱量，以及探索材料的分子結構等。

進一步解決高性能材料如何回收利用的問題

雅羅利梅克表示，“將這種生物質分子轉化為新的高性能塑料，對于我們的生活方式的改善至關重要。生物基塑料的應用不需要以犧牲石油為代價，后期我們將進一步推廣?！?/p>

該團隊已經與佛羅里達州立大學商業化辦公室取得合作，并且為發現的材料申請了專利。

該團隊制備的這種高性能材料，也存在一些缺陷，如可生物降解保質期較短。這意味著， 需要通過化學刺激使材料分解。因此，接下來需要解決高性能材料如何回收利用的問題。

此外，研究人員還發現，含有環狀聚合物或發可持續合成材料的關鍵?？夏崮聽柋硎荆骸拔覀兗纫苽湫虏牧希矔ㄟ^實驗研究材料后期的再利用。我們所制備的新塑料僅僅是個開始，我們還要學習如何拆解塑料?！?/p>

雖然可生物降解材料最終會在自然界中分解，但降解周期比較緩慢，如果這些塑料可以被重新利用，將利于生態環境的和諧發展，對可降解塑料的回收利用，可以緩解一些全球污染問題。

另據悉，該團隊已經開發出可改變聚合物基本結構的方法，為貨物的交付和釋放、可回收材料、變形軟機器人、抗菌劑等潛在的應用鋪平道路。