新型“超级塑料”来了，你的手机、汽车、房子可能都被影响

塑料界的“超级英雄”来了。

《自然》杂志最近公布了一个被认为“不可能”的结果——

美国麻省理工学院的科学家研制出一种名为2DPA-1的新材料，其强度是防弹玻璃的4-6倍，硬度是钢铁的2倍，但密度仅为钢铁的1/6。

最令人惊奇的是，它的重量只有普通塑料那么轻。

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也就是说，它非常坚固，但又非常轻薄。

而且，容易大量生产。

这也意味着，这种“超级塑料”与大家非常亲近。

材料科学的革命性进步对各行各业都是颠覆性的变革。 自然，它也涵盖了我们生活的方方面面。

01 让“超级塑料”飞一会儿

在手机上使用时——

作为一种轻巧耐用的涂层，它使您的手机更耐磨损。

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当它成为日常工具时——

我们平时使用的塑料袋可以做成多个拉链袋反复使用，而且比布袋和皮袋更耐用。

打包一些特定物品时，不用担心塑料袋被随便戳破。

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当它用在汽车上时——

作为制造汽车的材料，它可以使汽车更轻、降低能耗、使用寿命更长。

作为阻隔涂层，它保护汽车中的金属或钢结构，使汽车寿命更长。

由于其极低的密度和不透气性，这种阻隔涂层还可以变成“油漆”或工业涂料，涂在家中需要的物品上，防止它们氧化、生锈、腐烂。

犹如一道天然屏障。

这将是它的第一个也是最直接的商业应用。

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当应用于建筑物时——

这种“超级塑料”的性能优于钢铁等材料。 无论是建造桥梁还是建造建筑物，都可以比过去减少材料的使用。

同时，制作这种材料比制作玻璃和钢铁更简单，可以减少更多的能源消耗和人工成本。

换句话说，它更环保、更可持续。

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面对各行各业时——

可以变成盾牌和防弹衣，可以让警察出行更轻松、更安全； 在航天装备上，还可以减轻重量，保证发射质量……

图片来自：《异界大灾变》

可以想象，它的强大功能将被用在更多地方，满足我们的衣食住行。

02 “超级塑料”是怎样炼成的？

“超塑性”2DPA-1 是一种二维聚合物。

到目前为止，聚合物通常只形成一维结构。

我们日常使用的塑料、橡胶和玻璃都是聚合物。 它们本质上是单分子链，像意大利面条一样扁平地连接在一起。 当新分子添加到它们的末端时，它们会像烤箱中的蛋糕一样生长和膨胀。二手钢结构回收，然后成为三维物体。

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这让它们可以很轻，但也暴露了一个弱点——分子之间存在间隙，气体可以通过，因此强度不够。

所以当你把一袋辣条装进塑料袋里，从外面也能闻到里面的诱人味道。

几十年来，科学家们一直在尝试研究二维聚合物，但均以失败告终。

因为只要有一个不按规则运动的单体开始来回偏离、左右旋转，片状结构就会被破坏，最后膨胀成“蓬松的蛋糕”。

这一次，麻省理工学院的S.教授和他的同事们终于打破了这个限制。

他们用一种化合物创造了这种新材料：三聚氰胺。

三聚氰胺具有碳氮环结构，单体可以二维生长形成圆盘，层层叠叠，层间氢键稳定连接，结构变得非常牢固。

就像所有的孩子在操场上排成一排，手拉着手，然后靠在一起，然后像乐高积木一样紧紧锁在一起，再也无法分开。

于是，一种新的二维聚合物诞生了。

这种高强度材料不仅很轻，而且很硬，比钢还硬。

因为单体牢牢锁在一起，无论是气体分子还是水分子都无法穿透，气密性很强，这就是为什么它可以作为天然屏障，密不透风。

令人惊讶的是，这些聚合物会自组装。

只需要一个解决方案，单体可以自己堆叠成片状，人们可以直接添加材料，轻松合成更多的复合材料。

因此，它可以大量生产。

现在，研究人员已经在研究涂层和膜的新应用。 当进一步研究结构调整时，他们还可以生产出新一代用于纳滤和气体分离的聚合物。

“超级塑料”的未来应用不可限量。

03 我们在等待什么样的“未来塑料”？

现在，大家可能对塑料的印象不好。

插在海龟鼻孔里的塑料吸管，几百年都无法降解的塑料垃圾，无法回收只能艰难再利用的塑料制品，燃烧塑料产生的滚滚废气……

有数据表明：

如果塑料的生命周期是一个国家，它将是世界第五大温室气体排放国；

据联合国公布的数据，全球每年消耗5000亿个塑料袋，每分钟售出100万个塑料瓶；

如果我们不改变生产和使用塑料的方式，到 2050 年地球上将有 120 亿吨塑料垃圾。

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因此，全球最大的塑料污染企业可口可乐开始加大塑料的回收力度，各类倡导绿色环保的新消费品牌开始从供应链到产品，甚至各大超市和便利店都更加可持续。开始“限塑令”。

但塑料之所以如此难以摆脱，是因为它太容易使用了。

因此，需要从源头上解决问题。

许多公司已经在用新材料替代塑料。

初创公司使用蘑菇作为包装材料，里面的菌丝可以长成特定的大小和形状，也有利于降解和循环利用。

一直强调环保，羊绒被用来做鞋，回收瓶被用来做鞋带，包装被90%的回收纸板代替。

前年在伦敦举行的半程马拉松比赛中，运动员中途直接吃了一种叫“Ooho”的“水球胶囊”，因为包装不是塑料的，而是用海藻和植物成分制成的。

有些人甚至将鲑鱼精子的DNA链溶解在水中，形成一种柔软且具有延展性的“水凝胶”，该团队将其称为“DNA塑料”。

“塑料替代品”是一种缓解方式二手钢结构回收，但仍有许多地方无法替代真正的塑料。

于是在另一条轨道上，新型塑料层出不穷。

大家比较熟悉的，可能就是现在的生物降解塑料。

“可生物降解”塑料，从术语上来说，一般理解为把塑料扔在地上，过一段时间就会自动消失。

但实际上，它还需要足够的时间才能降解，可能需要数百年。

这并没有多大意义，因为所有东西都会在一定时间内生物降解。

生物降解塑料。 图片来自：

还有“可堆肥塑料”。 你可能会想，把它丢进土里就可以消失，还可以让土壤刚好有营养。

但实际上，它只适用于特殊的堆肥机。 即使这种塑料很容易获得，我们也不能将其全部扔进匹配的土壤中。

技术正在迅速发展。

同样在去年的《自然》杂志上，科学家们创造了可以在数天或数周内降解的塑料。

旧金山湾区的一家初创公司也创造了一种所谓的“可堆肥塑料”，人们可以把它扔进盆栽里，在家里变成肥料。

图片来自：Adam Lau/

一旦这些塑料变得无处不在，我们就可以毫无愧疚地将它们扔掉。

上面提到的“超级塑料”可以应用到更多新的领域，甚至可以替代钢铁等材料。

让现有的塑料得到回收和消化，让未来的塑料来得更快、更有效，还需要一点时间和实践。

塑料战争才刚刚开始。 （爱范儿）