科研人員使用鹽3D打印可降解聚合物，除了環(huán)保還對(duì)醫(yī)療具有潛在優(yōu)勢(shì)

南極熊導(dǎo)讀：丟棄在環(huán)境中的廢舊包裝塑料，不僅影響市容和自然景觀，產(chǎn)生"視覺(jué)污染"，而且難以降解，對(duì)生態(tài)環(huán)境還會(huì)造成潛在危害。目前，3D打印技術(shù)不僅在可回收塑料技術(shù)上擁有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且，科研人員正在利用該技術(shù)開(kāi)發(fā)可以替代塑料的新方法。

△廢棄塑料對(duì)環(huán)境造成的污染觸目驚心

2022年11月1日，南極熊獲悉，德克薩斯（A&M）大學(xué)的研究人員正在使用3D打印和鹽來(lái)制造環(huán)保聚合物，這些聚合物會(huì)隨著時(shí)間的推移而自然降解。

德克薩斯大學(xué)材料科學(xué)與工程系和化學(xué)系副教授Emily Pentzer博士，正在通過(guò)一種允許聚合物隨著時(shí)間的推移自然降解的工藝，使3D打印聚合物更加環(huán)保。該研究還獲得了來(lái)自德克薩斯A&M工程學(xué)院、工程實(shí)驗(yàn)站、化學(xué)系和Kashmir大學(xué)科研人員們的共同支持。

△科研人員想要更環(huán)保的鹽來(lái)替代塑料

應(yīng)對(duì)微塑料的污染
大多數(shù)商業(yè)合成聚合物，通常采用可在正常條件下不會(huì)分解的大分子組成。當(dāng)留在環(huán)境中時(shí)，聚苯乙烯泡沫塑料杯或塑料容器等制成品會(huì)分解成肉眼看不到的小塊，但長(zhǎng)聚合物分子會(huì)永遠(yuǎn)存在。

Pentzer說(shuō)：“這不僅僅是塑料瓶可能存在被隨意丟棄的問(wèn)題，還有這些材料會(huì)分解成留在環(huán)境中的微塑料。我們并不完全了解微塑料的影響，但它們已被證明會(huì)攜帶疾病、重金屬和糞便細(xì)菌等有害物質(zhì)?！?br />

△通過(guò)一鍋兩步策略合成了具有定制熱和機(jī)械性能的可降解CO 2基三嵌段聚碳酸酯。將NaCl顆粒分散在聚合物溶液中，可以配制和3D打印觸變油墨。隨后去除填料會(huì)產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)

鹽3D打印可降解聚合物
Pentzer說(shuō)：“我們的目標(biāo)是創(chuàng)造可持續(xù)的可降解聚合物結(jié)構(gòu)，我們通過(guò)利用化學(xué)提供的微觀結(jié)構(gòu)和3D打印提供的宏觀結(jié)構(gòu)來(lái)做到這一點(diǎn)?！?br />
為了制造可降解聚合物，Pentzer與德克薩斯化學(xué)系杰出教授Don Darensbourg博士合作，使用二氧化碳和食鹽來(lái)制造用于3D打印過(guò)程的墨水。打印后，用水清洗結(jié)構(gòu)以溶解鹽并固化結(jié)構(gòu)。雖然結(jié)構(gòu)的外部看起來(lái)仍然很光滑，但該過(guò)程會(huì)產(chǎn)生數(shù)千個(gè)小孔，使化合物能夠以更快的速度降解。同時(shí)，聚合物主鏈上的烯烴側(cè)基可以通過(guò)紫外線誘導(dǎo)的硫醇-烯表面官能化和交聯(lián)進(jìn)一步改性。

Pentzer解釋:“在適當(dāng)?shù)臈l件下，我們創(chuàng)造的聚合物實(shí)際上會(huì)迅速降解，理想情況下，它們會(huì)分解成無(wú)毒的小分子。最重要的是，這些小分子不能攜帶重金屬或細(xì)菌等物質(zhì)?！?br />

△該研究發(fā)表在《Angewandte Chemie 》雜志上，題目為“3D打印co2基三嵌段共聚物及打印后的改性”（傳送門(mén)）

潛在的應(yīng)用前景
隨著研究的進(jìn)展，Pentzer希望利用這一過(guò)程來(lái)制造包裝材料，這樣盒子和膠帶等物品就可以快速降解，而不是在未來(lái)幾年內(nèi)被埋在垃圾填埋場(chǎng)。她還看到了3D打印聚合物在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的光明前景。

Pentzer說(shuō)：“這些材料可用于各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。像植入物支架這樣的東西會(huì)隨著時(shí)間的推移而降解，這樣你的身體就可以愈合，但你不會(huì)永遠(yuǎn)擁有那塊塑料?！?br />
她接著解釋?zhuān)骸斑@有點(diǎn)像將科學(xué)與工程結(jié)合起來(lái)，共同努力，我們可以創(chuàng)造協(xié)同效應(yīng)并取得更多成就。”

通過(guò)該團(tuán)隊(duì)的跨學(xué)科研究，他們正在尋求一個(gè)可能對(duì)環(huán)境、人類(lèi)健康、生物醫(yī)學(xué)和人類(lèi)生存的各個(gè)方面，可能產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的解決方案。