研制出生物新材料有助終結“白色污染”

劉如楠

中國科學院院士、中國科學技術大學化學與材料科學學院教授俞書宏等人研制了一種利用壓力在生物基聚合物中排列小顆粒的工藝，實現了具有仿生結構的高性能可持續材料的規模化制備。相關成果近日在線發表于《自然—通訊》。

石油基塑料對環境和人類健康構成了挑戰，目前難以找到與其機械特性相似的可持續生物基塑料取代它們。在聚合物中加入取向一致的小填料顆粒可以改善其機械性能，但控制聚合物中顆粒取向的方法還有待完善。

在壓力的作用下，研究人員使生物基聚合物材料的厚度減小，顆粒排列成行。纖維素基聚合物填補了垂直排列的礦物顆粒之間的空隙，形成了與磚墻相當的微結構。這種結構使材料具有優異的機械性能，在-130℃至150℃的溫度范圍內，其尺寸幾乎沒有變化，優于許多高性能塑料。同時，其儲能模量也優于塑料。科研人員通過制造手機殼，證明了該工藝可以擴展，而且該材料易于加工。

研究人員總結說，這種方法為高性能全天然材料的規模化生產提供了一個途徑。開發這種工藝對于促進生物基材料的工業應用或具有重要意義。