科学家研发“松树液”新材料有望帮助解决全球能源紧缺

在近100年的人類发展史中，大到陆地上穿行的汽车和空中航行的飞机，小到我们日常办公所用的电脑和手机，几乎所有的化合物机构组成都与化石燃料密切相关。

近日，美国佛罗里达州立大学肯内穆尔研究小组发现了一种来自“松树液”的新塑料，这种材料有可能改变材料领域的现有状况，成为新一代聚合结构的可持续材料。

当研究人员在不损伤松树寿命的情况下提取到松树液，将松树苗这种可再生资源生产出人们所需产品，这一过程值得科学界肯定。

相关论文以题为《松树液中的δ-松油精开环复合分解聚合物可定义良好的聚烯烃》，发表在ACS Macro上。

由佛罗里达州立大学化学和生物化学系博士马克·亚罗利梅克担任第一作者，布莱恩娜·科亚研究员、副教授贾斯汀·肯内穆尔担任通讯作者。

从航天到陆地，再到日常工作所需要的电子办公设备，几乎所有化合物的制备都离不开化石燃料，塑料和聚合物在对过去的化学及生物科学的发展具有极大的推动作用。该研究小组发现了可通过松树液制备出新塑料的方法，对推动可再生材料的发展具有十分重要的意义。

利用“松树液”制备出新型塑料

该团队通过化学反应彻底改变了聚合物结构。在生物学中，类似的现象并不少见，比如，毛毛虫是如何变成蝴蝶的、蜂窝机械是如何改变天然生物聚合物设计的等。因此，在合成聚合物中改变生物物质原有的特性，并不难实现。

肯内穆尔表示，“据我们目前所了解，这种玻璃状、热稳定性的塑料可以在更高的温度下熔化和成型，并在环境温度下冷却成硬塑料。我们的下一个目标是了解这些聚合物的某些机械特性。”

这种聚合物材料有许多结构特征，与人们每天使用的塑料特征有一定的关联，因此在应用层面是可以实现的。

α-松油精是松树枝中产生的最丰富的分子，由于其化学机构较为复杂，该分子难以转化为塑料，因此它现在的应用范围有限，目前主要应用于松节油的清洁剂和溶剂中。亚罗利梅克首先合成了α-松油精，并将该化合物命名为“三角洲松”。

该研究最大的亮点是，通过一系列化学反应、多次净化试验，反复观察实验现象，总结失败原因，最终成功地将α-松油精转化为三角洲松。

一旦该团队获得了纯化的液体“三角洲松”，就可以通过最后的化学反应将其转化为可用的塑料-多三角洲松。随后他们进行了系列“聚合”反应，测试将这种分子做成塑料时的效果。

该团队还描述了塑料各种材料的特性，如聚合物在分解前熔化的温度和可承受的热量，以及探索材料的分子结构等。

进一步解决高性能材料如何回收利用的问题

雅罗利梅克表示，“将这种生物质分子转化为新的高性能塑料，对于我们的生活方式的改善至关重要。生物基塑料的应用不需要以牺牲石油为代价，后期我们将进一步推广。”

该团队已经与佛罗里达州立大学商业化办公室取得合作，并且为发现的材料申请了专利。

该团队制备的这种高性能材料，也存在一些缺陷，如可生物降解保质期较短。这意味着， 需要通过化学刺激使材料分解。因此，接下来需要解决高性能材料如何回收利用的问题。

此外，研究人员还发现，含有环状聚合物或发可持续合成材料的关键。肯尼穆尔表示：“我们既要制备新材料，也会通过实验研究材料后期的再利用。我们所制备的新塑料仅仅是个开始，我们还要学习如何拆解塑料。”

虽然可生物降解材料最终会在自然界中分解，但降解周期比较缓慢，如果这些塑料可以被重新利用，将利于生态环境的和谐发展，对可降解塑料的回收利用，可以缓解一些全球污染问题。

另据悉，该团队已经开发出可改变聚合物基本结构的方法，为货物的交付和释放、可回收材料、变形软机器人、抗菌剂等潜在的应用铺平道路。