瓦赫宁根大学及研究中心(WUR)的科研团队近日开发出一种名为“复合聚合物”的新材料类别,这一成果对材料科学领域的传统理论提出了挑战。这种琥珀色物质实现了以往被认为互不相容的特性组合:既拥有塑料的坚固抗冲击能力,又保留了玻璃易于重塑和吹制的加工特性。

在材料科学领域,“玻璃态”材料长期遵循一个经验规律:熔化速度越慢、加工越容易的材料通常脆性越大。然而,贾斯珀·范德古赫特教授及其研究小组通过实验打破了这一认知。他们研制出的复合聚合物材料熔化足够缓慢,便于精细塑形,同时具备足够韧性,能够从地面弹起而不破裂。
这项突破的关键在于分子层面的结合机制。传统塑料依靠化学交联作为永久粘合剂连接长分子链,而复合聚合物则利用物理吸引力实现结合。在这种新型结构中,一半分子链携带正电荷,另一半携带负电荷,这些相反电荷像磁铁般相互吸引,使分子链保持结合状态而无需化学固定。
由于这种吸引力作用距离比传统化学键更远,分子链之间形成了更大的空间。这种“分子呼吸空间”赋予材料独特性能,使其既能在高温下揉捏和吹制,又能保持吸收冲击的结构。与离子液体等带电材料相比,这一发现显示出带电物质可能具有科学家尚未完全了解的新行为模式。
范德古赫特教授表示:“展示带电材料的行为可能与我们的预期完全不同,这是目前最令我兴奋的方面。”这种复合聚合物材料的实际应用前景广阔,特别是在消费品领域。由于分子链通过物理力而非永久化学键结合,材料本身具有自愈特性。例如,复合聚合物制成的屋顶板或户外家具出现裂缝时,可能只需用吹风机加热裂缝区域并施加压力,就能让分子重新建立连接。
虽然当前版本的复合聚合物仍使用化石原料制备,但研究团队已开始规划更可持续的发展方向。可持续塑料技术高级研究员沃特·波斯特指出,这项工作为开发更易修复甚至可生物降解的塑料提供了新思路。波斯特总结道:“多数应用研究侧重于改进回收技术,而这项工作为开发易于修复并能快速生物降解的塑料开辟了道路。”范德古赫特教授目前正优先推进生物基版本的研究,希望这一科学进展能为全球可持续材料转型作出贡献。









