綠色環(huán)境：可以細菌分解的超強環(huán)保塑料是新材料的商業(yè)潛力

　　數(shù)十億噸的塑料垃圾充斥著我們的地球。它們大部分堆積在陸地上，沉入海洋，或分解成微小的顆粒，即微塑料，污染空氣和水，滲入植物以及人類和動物的血液。塑料帶來的威脅每年都在加劇，因為它們是由大量分子組成的，這些分子被稱為聚合物，具有抗生物降解性。目前，可生物降解塑料占塑料總產(chǎn)量的不到五分之一，分解它們所需的過程仍然相對繁瑣?！?/p>

　　在一項發(fā)表在ACS Nano上的研究中，魏茨曼科學研究所分子化學和材料科學系的Angelica Niazov-Elkan博士、Haim Weissman博士和Boris Rybtchinski教授創(chuàng)造了一種新的復合塑料，可以利用細菌輕松降解。這種新材料是通過將可生物降解的聚合物與生物物質(zhì)的晶體結(jié)合在一起而產(chǎn)生的，具有三大優(yōu)點：價格便宜、易于制備且非常堅固。參與這項研究的還有已故的 Eyal Shimoni 博士、XiaoMeng Sui 博士、Yishay Feldman 博士和 H. Daniel Wagner 教授。

　　目前，許多行業(yè)都在積極采用復合塑料，這種塑料由兩種或多種純材料組合而成，具有輕便、強度高等各種有益特性。這些塑料現(xiàn)在用于制造各種工業(yè)產(chǎn)品的關(guān)鍵部件，從飛機、汽車到自行車。

　　為了創(chuàng)造一種既能滿足工業(yè)需求又對環(huán)境友好的復合塑料，魏茲曼的研究人員決定專注于性能可以改善的普通、廉價的原材料。他們發(fā)現(xiàn)酪氨酸分子(一種普遍存在的氨基酸，可形成非常堅固的納米晶體)可以用作可生物降解復合塑料的有效成分。在研究了酪氨酸如何與幾種聚合物結(jié)合后，他們選擇了羥乙基纖維素，一種纖維素衍生物，廣泛用于制造藥物和化妝品。

　　羥乙基纖維素本身是一種易分解的弱材料。為了將其與酪氨酸結(jié)合，將兩種材料在沸水中混合。當它們冷卻并干燥時，形成了一種非常堅固的復合塑料，由纖維狀酪氨酸納米晶體制成，這些納米晶體長入羥乙基纖維素并與之結(jié)合。在一項揭示新塑料強度的實驗中，0.04 毫米厚的材料條可承受 6 公斤的負載。

　　此外，該團隊發(fā)現(xiàn)這種新材料還有其他幾個獨特的特性，使其在工業(yè)上更有用。通常，當材料被強化時，它會失去可塑性。

　　然而，這種新型復合塑料除了非常堅固之外，還比其核心成分羥乙基纖維素更具延展性(可塑性)。換句話說，將這兩種材料結(jié)合在一起產(chǎn)生了一種協(xié)同作用，這種協(xié)同作用體現(xiàn)在非凡性能的出現(xiàn)上，因此具有巨大的工業(yè)潛力。

　　由于纖維素和酪氨酸(其晶體可以在各種類型的硬奶酪中找到)都是可食用的，因此這種可生物降解的復合塑料實際上可以食用。它是否也好吃?我們將不得不等待才能知道：由于實驗室中的生產(chǎn)過程對于食品來說不夠衛(wèi)生，研究人員尚未嘗試。

　　Rybtchinski 總結(jié)道：“我們已經(jīng)開始的后續(xù)研究可以提高這種新材料的商業(yè)潛力，因為我們用工業(yè)中更常見的熔化代替了在水中煮沸。這意味著我們要加熱可生物降解的聚合物，直到它們變成液體，然后混入酪氨酸或其他合適的材料。如果我們能夠克服這一過程中的科學和技術(shù)挑戰(zhàn)，我們將能夠探索以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)這種新型復合塑料的可能性。”