新型聚合物设计打破了韧性与可回收性之间的权衡

塑料是现代生活的基础——如果没有塑料及其有用的特性，医药、技术和食品安全等领域将面目全非。然而，塑料的韧性虽然常常是人们所希望的，但也使它们成为危险的污染物，难以回收。解决这一日益严重的问题的办法是让塑料更容易回收。

在《化学科学》杂志发表的一项研究中，大阪大学的研究人员找到了一种制造坚韧、高性能聚合物的方法，这种聚合物是塑料的主要成分，可以轻松、精确地分解成其组成部分，并回收成像新材料一样的材料。

塑料的主要成分是聚合物分子，聚合物是由称为单体的小重复单元组成的长链。目前的物理回收只是重复使用聚合物，而不会将其分解，而回收的塑料通常比原来的塑料更糟糕。

化学回收是一种较新的方法，它将聚合物链分解成单体单元，然后将这些单元重新连接在一起。回收的塑料和新的一样好。然而，为化学回收而设计的聚合物通常很脆弱，因为它们的单体单元之间的连接很弱，因此很容易将链断裂。

研究人员开发出了一种制造坚韧、可化学回收的聚合物的方法，同时又不影响耐热性和耐化学性。这一突破将极大地拓展可化学回收聚合物的用途。

“我们知道，我们需要让单体之间的连接在恶劣环境下保持非常牢固，但在特定条件下容易断裂，以便回收利用，”主要作者 Satoshi Ogawa 说道。“我们惊讶地发现，没有人尝试过加入导向基团，只有在金属催化剂存在的情况下，它才会断开强连接。”

导向基团就像是链环上的一把锁，只有当有正确的钥匙时，链环才会打开。聚合物可以耐受高温和刺激性化学物质，但在回收利用时，镍催化剂就像一把钥匙，导向基团可以轻松打开链环，释放出单体。然后可以从单体中重新组装出原始聚合物。

“制造出如此坚韧的聚合物，能够轻松、精确地分解，并在如此少的步骤中回收成原始材料，这是一个巨大的进步，”资深作者 Mamoru Tobisu 解释道。“这种革命性的设计可用于制造高性能聚合物，这些聚合物可以无限期地回收，而不会降低质量。”

该团队的工作表明，性能和可回收性之间不必进行权衡。他们的设计可以用于许多其他聚合物，使多种类型的塑料可化学回收，从而有可能帮助将塑料污染扔进历史的垃圾桶。