慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種在有燃料的情況下可以持續(xù)使用，一旦燃料用完就會(huì)自行分解的材料，有望緩解塑料及電子垃圾的日益增加。

我們通常都希望材料具備較好的耐久性，但是當(dāng)我們不需要它們時(shí)又希望它們可以徹底消失，而不是不斷填滿垃圾場(chǎng)?，F(xiàn)在好了，慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種在有燃料的情況下可以持續(xù)使用，一旦燃料用完就會(huì)自行分解的材料，有望緩解塑料及電子垃圾的日益增加。

絕大多數(shù)人造材料都需要滿足持續(xù)使用這個(gè)條件，但是在處理它們的時(shí)候卻比較麻煩。受生物過程的啟發(fā)，慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）的研究人員正在開發(fā)能量耗盡時(shí)“死亡”的材料，可以使藥物釋放體系，甚至是電子產(chǎn)品和包裝材料，根據(jù)需要進(jìn)行自毀。

如果動(dòng)物或植物不能通過食物或陽光不斷補(bǔ)充能量，它會(huì)死亡并分解。但人造物質(zhì)不能與其環(huán)境進(jìn)行這種能量交換，因此能夠長時(shí)間保持其形態(tài)。當(dāng)我們最終想要處理它時(shí)，需要通過像循環(huán)這樣的過程來消耗更多的能量，而這并不是最有效的過程。

這項(xiàng)研究的主要作者JobBoekhoven說：“到目前為止，大多數(shù)人造物質(zhì)在化學(xué)上非常穩(wěn)定：要將其分解成原來的組分，必須花費(fèi)大量的能量。而大自然卻不會(huì)產(chǎn)生垃圾堆，相反，生物細(xì)胞會(huì)不斷地從再生的細(xì)胞中合成新的分子，這些分子中的一部分會(huì)組裝成更大的結(jié)構(gòu)，即所謂的超分子組裝，形成細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組分，這個(gè)動(dòng)態(tài)的集合激勵(lì)著我們開發(fā)那種可以在不被需要時(shí)自行處理自己的材料。”

為了模仿這些自然系統(tǒng)，TUM團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了開始時(shí)是自由移動(dòng)，而當(dāng)添加“燃料”時(shí)，可以組裝成水凝膠的分子混合物。這種燃料采用稱為碳二亞胺的高能分子形式，只要燃料持續(xù)供應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)就可以保證這種水凝膠的穩(wěn)定性。當(dāng)燃料最終用完時(shí)，水凝膠就會(huì)分解成其原始分子，因此可以通過控制開始所給的燃料量來設(shè)定自毀程序。

在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了可預(yù)見壽命為數(shù)分鐘或數(shù)小時(shí)的材料，并且在它們死亡和溶解之后，可以通過添加另一批燃料重新啟動(dòng)該過程。

研究人員聲稱，在短期內(nèi)，這項(xiàng)技術(shù)可以用作靶向藥物輸送系統(tǒng)，其中球形結(jié)構(gòu)可以在身體周圍攜帶藥物，然后在需要的地方自動(dòng)溶解和釋放其有效載荷。另外也可以使其組裝成組織工程支架，以幫助人體愈合，一旦人體自身的細(xì)胞接管它的工作就立即分解。

該團(tuán)隊(duì)表示，塑料或電子設(shè)備有望采用自毀材料制成，以防止其堵塞垃圾填埋場(chǎng)，例如可溶于水或加熱可熔的“瞬態(tài)”電子元件，但添加可編程的時(shí)間延遲將是一個(gè)值得歡迎的補(bǔ)充。

這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在期刊NatureCommunications上。

 來源:環(huán)境工程  作者:Lynn

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