Science：一种可重复使用和可生物降解的替代品有可能取代普通的超级胶

研究人员已经开发出一种粘合剂聚合物，它比目前市售的聚合物更坚固，同时也是可生物降解、可调和可重复使用的。发表在《科学》杂志上的这一发现表明，常见的天然聚合物P3HB可以通过化学方法重新设计，成为一种强大而可持续的粘结剂。

　　

科罗拉多州立大学的研究人员和他们的合作伙伴已经开发出一种粘合剂聚合物，它比目前的商业选择更强，同时还可以生物降解和重复使用。发表在《科学》杂志上的这一发现表明，常见的天然聚合物P3HB可以通过化学方法重新设计，成为一种强大而可持续的粘结剂。

粘合剂通常用于汽车、包装、电子、太阳能电池和建筑等许多领域。它们共同构成了一个价值约500亿美元的产业，支撑着我们的大部分现代生活，但也导致了日益严重的塑料垃圾问题。这篇论文描述了该团队利用实验、仿真和过程建模来开发替代聚合物的工作。

该项目由化学系的大学特聘教授Eugene Chen领导。该论文的其他合作伙伴包括国家可再生能源实验室的格雷格·贝克汉姆和加州大学伯克利分校的徐挺教授以及他们小组的研究人员。

Chen教授说，聚（3-羟基丁酸酯）或P3HB是一种天然的、生物基的、可生物降解的聚合物，可以在适当的生物条件下由微生物产生。虽然这种聚合物在制造时不具有粘性，但他的实验室能够通过化学方法重新设计其结构，使其在各种基材或表面（如铝、玻璃和木材）上使用时，比普通的石油衍生的、不可生物降解的选择具有更强的附着力。重新设计的P3HB的粘附强度也可以调整，以适应不同的应用需求。

这些发现是Chen的团队提高和扩大我们应对全球塑料污染危机的能力的更大目标的一部分。他的团队致力于开发化学上可回收的、可生物降解的、总体上更可持续的替代品，以取代今天的塑料材料。他说，虽然许多人天生就意识到一次性水瓶的生命周期问题，但粘合剂带来的问题更令人生畏，潜在的解决方案也更少。

他说：“以石油为基础的热固性粘合剂，如Gorilla Glue和J-B Weld，以及热塑性热熔胶，很难甚至不可能回收或回收，主要是因为它们与其他材料的牢固结合。相反，我们的方法提供了一种可生物降解的材料，可用于各种行业，与这些选择相比，强度可调甚至更高。”

Ethan Quinn是科罗拉多州立大学的博士生，与博士后研究员Zhen Zhang共同撰写了这篇论文。“我们开发了一种P3HB胶棒样品，并能够将其与市售胶枪一起使用，以测试其在钢板上密封纸箱和其他性能的应用。”“我知道数据支持它比其他选择更强，但我感到震惊的是，我们能够证明它远远优于典型的热熔胶选择——与现有的15磅粘合剂相比，它可以保持20磅的重量。”

Chen说，P3HB在各种情况下都是可生物降解的，包括有管理和无管理的环境。这意味着它可以在垃圾填埋场中自然生物降解，就像在咸水或土壤中一样。这扩大了在材料生命周期结束时处理材料的可能选择范围。P3HB胶粘剂还可以回收、再加工和再利用。

科罗拉多州立大学的研究小组现在将开始研究如何将这种聚合物广泛应用于商业。

Chen说：“我们正在研究两种不同的方法，旨在大规模生产，包括降低总成本和环境影响的方法。”NREL团队进行的分析已经确定了我们可以改进的关键领域，我们将继续与BOTTLE联盟合作，努力扩大规模。”

科罗拉多州立大学和NREL所做的工作得到了能源部BOTTLE联盟的支持。