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2015已經(jīng)過(guò)去了，在過(guò)去的一年中，務(wù)實(shí)的高分子科研界產(chǎn)生了諸多震驚世人的成果，下面我們就簡(jiǎn)單地來(lái)盤點(diǎn)一下。

1.發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯塑料可被黃粉蟲(chóng)體內(nèi)微生物降解

這個(gè)研究是北航與斯坦福大學(xué)的一個(gè)合作項(xiàng)目。將聚苯乙烯塑料作為唯一碳源，碳-13同位素示蹤實(shí)驗(yàn)證明，聚苯乙烯被黃粉蟲(chóng)完全降解礦化為二氧化碳和利用轉(zhuǎn)化為蟲(chóng)體脂肪。而起作用的并不是黃粉蟲(chóng)本身，而是其腸道內(nèi)的微生物。

黃粉蟲(chóng)

聚苯乙烯是四大通用塑料之一。主鏈全碳鏈的結(jié)構(gòu)賦予了其極高的穩(wěn)定性，因此在自然環(huán)境下很難降解，產(chǎn)生了嚴(yán)重的“白色污染”，這個(gè)研究為解決廢棄塑料污染問(wèn)題提供了全新的思路。

2. 抑制燃油爆炸的高分子添加劑

飛機(jī)一般都需要攜帶大量的燃料來(lái)完成飛行任務(wù)。但是燃料多了也就帶來(lái)的安全隱患。尤其是經(jīng)歷碰撞后，燃油極易形成微小的霧狀液滴，從而更易燃燒爆炸。并且以往的空難事故表明，很多的遇難者并不死于空難的撞擊，而是死于飛機(jī)撞擊地面后的火災(zāi)與爆炸。

為了減少燃料形成的霧狀物就是向里面添加超高分子量（500萬(wàn)以上）的液態(tài)高分子，雖然能夠有效抑制細(xì)小液滴的形成，但是分子鏈過(guò)長(zhǎng)容易相互纏繞結(jié)塊堵塞發(fā)動(dòng)機(jī)燃料泵。

所以加州理工學(xué)院的Ming-Hsin Wei就想到使用特殊的“智能”型高分子添加劑，它可以依據(jù)外部的刺激調(diào)整自己的長(zhǎng)度。什么意思呢？它使用的是含有特殊端基的聚合物，平時(shí)的狀態(tài)下，高分子自身首尾成環(huán)，這種情況下不會(huì)堵塞燃料泵，而一旦出現(xiàn)外力碰撞或者高速流動(dòng)，分子環(huán)在剪切力作用下打開(kāi)，并相依靠端基的互連接成超高分子量的超分子聚合物并發(fā)揮其抑制燃料霧化的作用。

下圖是在霧化燃燒模擬實(shí)驗(yàn)中，普通燃油（上）與含有該添加劑燃油（下）的效果對(duì)比照片。

效果對(duì)比圖

3.γ-丁內(nèi)酯成功聚合，并且其聚合物可完全循環(huán)利用

這是美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)Eugene Y.-X. Chen組的神作。以往認(rèn)為γ-丁內(nèi)酯五元環(huán)是極其穩(wěn)定的，所以無(wú)法將其開(kāi)環(huán)聚合。但是該組創(chuàng)造性地引入了合適的催化劑與聚合溫度控制，成功地將該單體進(jìn)行開(kāi)環(huán)聚合。

丁內(nèi)酯開(kāi)環(huán)聚合圖

所得的聚合物為脂肪族聚酯，具有非常好的生物相容性與環(huán)境友好特性，并且一個(gè)非常獨(dú)特的地方在于，經(jīng)過(guò)熱處理后，聚合物完全降解為單體，因此可以完全重復(fù)循環(huán)利用。非常有希望開(kāi)發(fā)成新的可再生、可回收塑料。

4. 可用于紗窗的除霾材料

斯坦福大學(xué)的Yi Cui利用聚丙烯腈（PAN）的電紡織技術(shù)制備了一種具有較高透明度的膜材料。在制備工藝上控制其纖維的直徑與纖維之間孔洞的大小，可以選擇性的讓空氣透過(guò)，而PM2.5等顆粒就被過(guò)濾下來(lái)。左下圖為使用前的電鏡圖，右下圖為使用后電鏡圖，可以看到有明顯的霧霾顆粒吸附。經(jīng)過(guò)定量監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，即便經(jīng)過(guò)100小時(shí)霧霾環(huán)境下使用，除霾效果依然可以在95%以上。

除霾纖維

想象一下，夏天霧霾天氣的時(shí)候再也不用悶著不開(kāi)窗了，直接安上這種材料的紗窗，比室內(nèi)用空氣凈化器還好使。

當(dāng)然，目前的一個(gè)缺點(diǎn)在于，長(zhǎng)時(shí)間使用后透明度往往下降，當(dāng)然如果能開(kāi)發(fā)成不是太貴的耗材，用久了可以換新的，估計(jì)大眾也愿意使用。

參考文獻(xiàn)：

1. Yang, Y.; Yang, J.; Wu, W.; Zhao, J.; Song, Y.; Gao, L.; Yang, R.; Jiang, L., Biodegradation and Mineralization of Polystyrene by Plastic-Eating Mealworms: Part 1. Chemical and Physical Characterization and Isotopic Tests. Environ.sci.technol 2015, 49 (20), 12080-12086.

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3.  Hong, M.; Chen, E. Y. X., Completely recyclable biopolymers with linear and cyclic topologies via ring-opening polymerization of γ-butyrolactone. Nat Chem 2016, 8 (1), 42-49.

4. Liu, C.; Hsu, P. C.; Lee, H. W.; Ye, M.; Zheng, G.; Liu, N.; Li, W.; Cui, Y., Transparent air filter for high-efficiency PM2.5 capture. Nat Commun 2015, 6, 6205.

注：化學(xué)加特約作者撰稿，轉(zhuǎn)載須授權(quán)，侵權(quán)必究。

官微 化學(xué)加 2016-01-06同時(shí)發(fā)出

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