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单体|新分子铺就可再生塑料“变革”之路

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新分子铺就可再生塑料“变革”之路
科技日报北京1月27日电（采访人员冯卫东）随着地球上橡胶和塑料垃圾负担持续增加 ， 科学家们期待能以闭环回收的方式减少垃圾数量 。 据最新一期《自然·化学》杂志报道 ， 美国研究人员发现了一种可能改变游戏规则的新分子——低聚环丁烷 ， 对实现这一目标具有广泛意义 。
普林斯顿大学化学系研究人员表示 ， 该分子以一种极不寻常的方式连接成正方形的重复序列 ， 并能在一定条件下逆转 ， 即可将分子“压缩”变成用于制造塑料的新聚合物 ， 然后将其“解压”（解聚）变回原始单体 ， 以备重复使用 。
过去 ， 需要昂贵的专用聚合物和多道工序才能将类似材料恢复为原始状态 ， 从来没有使用丁二烯这样普通的原材料 。 该新分子是聚丁二烯的一种形式 ， 聚丁二烯已有一百多年的历史 ， 广泛用于制造轮胎和鞋底等橡胶和塑料制品 。 其母体丁二烯是一种丰富的有机化合物 ， 是化石燃料开发的主要副产品 。
研究人员表示 ， 采用人们已经研究和聚合了数十年的一种真正通用的化学物质 ， 从中制造出一种全新的材料 ， 而且该材料还拥有有趣的特性 ， 是在可持续化学方面迈出的一大步 。
研究人员用铁作为合成新分子的催化剂 ， 可将丁二烯单体“点击”在一起 ， 从而形成低聚环丁烷 。 铁“诱使”单体相互叩击 ， 以形成正方形聚合物 。 通常 ， 单体通过S形结构的简单重复连接形成聚合物 。 但是在本研究中 ， 这些单体会以正方形链的形式串在一起 。
为了将其解压 ， 在铁催化剂的条件下将分子暴露于真空中 ， 将逆转“压缩”过程并回收原始材料 ， 这使其成为闭合化学循环的一个罕见例子 。
该材料还具有令人着迷的特性 。 例如 ， 它可以远距离操纵 ， 这意味着该链的两端均已功能化 。 此属性可以使其本身用作构建基块 ， 充当聚合物链中其他分子之间的桥梁 。 此外 ， 它是热稳定的 ， 这意味着它可以加热到250℃以上而不会迅速分解 。
【单体|新分子铺就可再生塑料“变革”之路】即使在低分子量为1千克/摩尔的情况下 ， 它也表现出高结晶度 ， 这表明它能在更轻的情况下实现其理想物理性能（如结晶度和材料强度） 。
研究人员称 ， 用这种单体制成的材料非常坚硬 ， 并不像一般的再生塑料那样脆弱不耐用 。

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