生物工程"超级胶水"刷新强度记录
科罗拉多州立大学的研究人员及其合作者创造了一种创新型粘合剂聚合物，其强度超过了现有的商用粘合剂，同时还具有可生物降解和可重复使用的特点。 这项发表在《科学》杂志上的研究强调了如何对天然聚合物 P3HB 进行化学改性，使其成为一种耐用且可持续的粘合剂。
粘合剂在汽车制造、包装、电子、太阳能和建筑等行业发挥着至关重要的作用，是价值 500 亿美元市场的支柱。 然而，它们也是造成塑料垃圾问题日益严重的重要原因。 研究团队采用实验方法、模拟和工艺建模相结合的方法，设计出了这种环保型聚合物，作为传统粘合剂的可行替代品。
大学特聘教授 Eugene Chen。 资料来源：科罗拉多州立大学化学系
该项目由大学化学系特聘教授 Eugene Chen 领导。 论文的其他合作者包括美国国家可再生能源实验室的 Gregg Beckham 和加州大学伯克利分校的 Ting Xu 教授及其研究小组的研究人员。
Chen说，聚（3-羟基丁酸）或 P3HB 是一种天然、生物基和可生物降解的聚合物，可在适当的生物条件下由微生物生产。 虽然这种聚合物以这种方式制成时并不具有粘附性，但他的实验室能够通过化学方法重新设计其结构，使其在铝材、玻璃和木材等各种基材或表面上使用时，具有比普通石油衍生、不可生物降解的选择更强的粘附性。 经过重新设计的 P3HB 的粘附强度还可以进行调整，以适应不同的应用需求。
Chen的研究小组的更大目标是提高和扩大我们应对全球塑料污染危机的能力，而这些研究成果正是该目标的一部分。 他的团队参与了许多开发化学可回收、可生物降解以及总体上更可持续的塑料材料替代品的工作。 他说，虽然许多人从本质上认识到一次性水瓶所带来的生命周期问题，但粘合剂带来的问题更令人生畏，潜在的解决方案却更少。
可生物降解的 sr-P3HB 粘合剂粘在两块钢板之间，即使承受 20 磅的重量也不会失效或断裂。 来源：科罗拉多州立大学化学系
他说："Gorilla 胶水和 J-B Weld 等石油基热固性粘合剂以及热塑性热熔胶很难甚至不可能回收或再利用，这主要是因为它们与其他材料的粘合力很强。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，强度可调，甚至比这些方案更高。"
研究生伊桑-奎恩（Ethan Quinn）。 资料来源：科罗拉多州立大学化学系
伊桑-奎恩（Ethan Quinn）是科罗拉多州立大学的一名博士生，他与博士后研究员张震（Zhen Zhang）是这篇论文的共同第一作者，他和Zhang领导了该材料的创造和测试工作。
"我们开发了一个 P3HB 胶棒样品，并能将其与市售胶枪配合使用，测试其在密封纸板箱方面的应用以及在钢板上的其他性能，"Quinn 说。"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--与现有粘合剂无法承受的 15 磅相比，它可以承受 20 磅的重量。"
P3HB 可在各种情况下进行生物降解，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降解，也可以在含盐的海水或土壤中自然降解。 这就扩大了材料生命周期结束后的处理选择范围。 P3HB 粘合剂还可以回收、再加工和再利用。
现在，CSU 团队将开始研究如何将这种聚合物商业化，以便广泛使用。
Chen说："我们正在研究两种不同的方法，旨在实现大规模生产，包括降低总体成本和环境影响的方法。NREL团队进行的分析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，努力扩大这些领域的规模。"
编译自/ScitechDaily
