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2015已經過去了，在過去的一年中，務實的高分子科研界產生了諸多震驚世人的成果，下面我們就簡單地來盤點一下。

1.發現聚苯乙烯塑料可被黃粉蟲體內微生物降解

這個研究是北航與斯坦福大學的一個合作項目。將聚苯乙烯塑料作為唯一碳源，碳-13同位素示蹤實驗證明，聚苯乙烯被黃粉蟲完全降解礦化為二氧化碳和利用轉化為蟲體脂肪。而起作用的并不是黃粉蟲本身，而是其腸道內的微生物。

黃粉蟲

聚苯乙烯是四大通用塑料之一。主鏈全碳鏈的結構賦予了其極高的穩定性，因此在自然環境下很難降解，產生了嚴重的“白色污染”，這個研究為解決廢棄塑料污染問題提供了全新的思路。

2. 抑制燃油爆炸的高分子添加劑

飛機一般都需要攜帶大量的燃料來完成飛行任務。但是燃料多了也就帶來的安全隱患。尤其是經歷碰撞后，燃油極易形成微小的霧狀液滴，從而更易燃燒爆炸。并且以往的空難事故表明，很多的遇難者并不死于空難的撞擊，而是死于飛機撞擊地面后的火災與爆炸。

為了減少燃料形成的霧狀物就是向里面添加超高分子量（500萬以上）的液態高分子，雖然能夠有效抑制細小液滴的形成，但是分子鏈過長容易相互纏繞結塊堵塞發動機燃料泵。

所以加州理工學院的Ming-Hsin Wei就想到使用特殊的“智能”型高分子添加劑，它可以依據外部的刺激調整自己的長度。什么意思呢？它使用的是含有特殊端基的聚合物，平時的狀態下，高分子自身首尾成環，這種情況下不會堵塞燃料泵，而一旦出現外力碰撞或者高速流動，分子環在剪切力作用下打開，并相依靠端基的互連接成超高分子量的超分子聚合物并發揮其抑制燃料霧化的作用。

下圖是在霧化燃燒模擬實驗中，普通燃油（上）與含有該添加劑燃油（下）的效果對比照片。

效果對比圖

3.γ-丁內酯成功聚合，并且其聚合物可完全循環利用

這是美國科羅拉多州立大學Eugene Y.-X. Chen組的神作。以往認為γ-丁內酯五元環是極其穩定的，所以無法將其開環聚合。但是該組創造性地引入了合適的催化劑與聚合溫度控制，成功地將該單體進行開環聚合。

丁內酯開環聚合圖

所得的聚合物為脂肪族聚酯，具有非常好的生物相容性與環境友好特性，并且一個非常獨特的地方在于，經過熱處理后，聚合物完全降解為單體，因此可以完全重復循環利用。非常有希望開發成新的可再生、可回收塑料。

4. 可用于紗窗的除霾材料

斯坦福大學的Yi Cui利用聚丙烯腈（PAN）的電紡織技術制備了一種具有較高透明度的膜材料。在制備工藝上控制其纖維的直徑與纖維之間孔洞的大小，可以選擇性的讓空氣透過，而PM2.5等顆粒就被過濾下來。左下圖為使用前的電鏡圖，右下圖為使用后電鏡圖，可以看到有明顯的霧霾顆粒吸附。經過定量監測發現，即便經過100小時霧霾環境下使用，除霾效果依然可以在95%以上。

除霾纖維

想象一下，夏天霧霾天氣的時候再也不用悶著不開窗了，直接安上這種材料的紗窗，比室內用空氣凈化器還好使。

當然，目前的一個缺點在于，長時間使用后透明度往往下降，當然如果能開發成不是太貴的耗材，用久了可以換新的，估計大眾也愿意使用。

參考文獻：

1. Yang, Y.; Yang, J.; Wu, W.; Zhao, J.; Song, Y.; Gao, L.; Yang, R.; Jiang, L., Biodegradation and Mineralization of Polystyrene by Plastic-Eating Mealworms: Part 1. Chemical and Physical Characterization and Isotopic Tests. Environ.sci.technol 2015, 49 (20), 12080-12086.

2. Wei, M.-H.; Li, B.; David, R. L. A.; Jones, S. C.; Sarohia, V.; Schmitigal, J. A.; Kornfield, J. A., Megasupramolecules for safer, cleaner fuel by end association of long telechelic polymers. Science 2015, 350 (6256), 72-75.

3.  Hong, M.; Chen, E. Y. X., Completely recyclable biopolymers with linear and cyclic topologies via ring-opening polymerization of γ-butyrolactone. Nat Chem 2016, 8 (1), 42-49.

4. Liu, C.; Hsu, P. C.; Lee, H. W.; Ye, M.; Zheng, G.; Liu, N.; Li, W.; Cui, Y., Transparent air filter for high-efficiency PM2.5 capture. Nat Commun 2015, 6, 6205.

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官微 化學加 2016-01-06同時發出

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