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2015已經(jīng)過去了，在過去的一年中，務實的高分子科研界產(chǎn)生了諸多震驚世人的成果，下面我們就簡單地來盤點一下。

1.發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯塑料可被黃粉蟲體內(nèi)微生物降解

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

黃粉蟲

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

2. 抑制燃油爆炸的高分子添加劑

飛機一般都需要攜帶大量的燃料來完成飛行任務。但是燃料多了也就帶來的安全隱患。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，而是死于飛機撞擊地面后的火災與爆炸。

為了減少燃料形成的霧狀物就是向里面添加超高分子量（500萬以上）的液態(tài)高分子，雖然能夠有效抑制細小液滴的形成，但是分子鏈過長容易相互纏繞結塊堵塞發(fā)動機燃料泵。

所以加州理工學院的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)整自己的長度。什么意思呢？它使用的是含有特殊端基的聚合物，平時的狀態(tài)下，高分子自身首尾成環(huán)，這種情況下不會堵塞燃料泵，而一旦出現(xiàn)外力碰撞或者高速流動，分子環(huán)在剪切力作用下打開，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驗中，普通燃油（上）與含有該添加劑燃油（下）的效果對比照片。

效果對比圖

3.γ-丁內(nèi)酯成功聚合，并且其聚合物可完全循環(huán)利用

這是美國科羅拉多州立大學Eugene Y.-X. Chen組的神作。以往認為γ-丁內(nèi)酯五元環(huán)是極其穩(wěn)定的，所以無法將其開環(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，成功地將該單體進行開環(huán)聚合。

丁內(nèi)酯開環(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，并且一個非常獨特的地方在于，經(jīng)過熱處理后，聚合物完全降解為單體，因此可以完全重復循環(huán)利用。非常有希望開發(fā)成新的可再生、可回收塑料。

4. 可用于紗窗的除霾材料

斯坦福大學的Yi Cui利用聚丙烯腈（PAN）的電紡織技術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，而PM2.5等顆粒就被過濾下來。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)過定量監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，即便經(jīng)過100小時霧霾環(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，夏天霧霾天氣的時候再也不用悶著不開窗了，直接安上這種材料的紗窗，比室內(nèi)用空氣凈化器還好使。

當然，目前的一個缺點在于，長時間使用后透明度往往下降，當然如果能開發(fā)成不是太貴的耗材，用久了可以換新的，估計大眾也愿意使用。

參考文獻：

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.

2. Wei, M.-H.; Li, B.; David, R. L. A.; Jones, S. C.; Sarohia, V.; Schmitigal, J. A.; Kornfield, J. A., Megasupramolecules for safer, cleaner fuel by end association of long telechelic polymers. Science 2015, 350 (6256), 72-75.

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.

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官微 化學加 2016-01-06同時發(fā)出

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