聚合物如今無(wú)處不在，但由于塑料廢物的積累和傳統(tǒng)聚合物制造的不可持續(xù)性質(zhì)，它們對(duì)環(huán)境造成了損害。聚合物通常是通過(guò)使用共價(jià)鍵將被稱(chēng)為單體的構(gòu)件連接起來(lái)而制成的。但是，這些強(qiáng)大的鍵使得使用過(guò)的、報(bào)廢的塑料物品很難被解聚，以回收單體重新使用。
相比之下，超分子聚合物由單體陣列組成，通過(guò)氫鍵等相互作用結(jié)合在一起，氫鍵比共價(jià)鍵更弱，因此也更可逆。
然而，用于制造超分子聚合物的溶劑限制了其應(yīng)用和可持續(xù)性。RIKEN新興物質(zhì)科學(xué)中心（CEMS）的Takuzo Aida說(shuō)：“在20年內(nèi)，無(wú)溶劑化學(xué)制造可能是唯一被批準(zhǔn)的化學(xué)工藝，因?yàn)槠渌圃旃に囍惺褂玫拇罅咳軇?duì)環(huán)境的破壞性太大。”
Aida的團(tuán)隊(duì)一直在研究稱(chēng)為 phthalonitriles的楔形分子。現(xiàn)在，他和CEMS的9位同事發(fā)現(xiàn)，這些物質(zhì)在加熱時(shí)融化，然后形成多個(gè)薄的綠色結(jié)晶纖維，這是棒狀的超分子聚合物。
當(dāng)四個(gè)楔形的碎片聚集在一起形成一個(gè)扁平的圓形圓盤(pán)時(shí)，聚合過(guò)程就開(kāi)始了。圓盤(pán)狀的組件--單體--然后可以作為模板表面，讓接下來(lái)的四個(gè)楔形前體分子結(jié)合，為結(jié)構(gòu)增加一層。這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，每一層新的聚合物都會(huì)催化下一層的形成，直到形成長(zhǎng)棒狀結(jié)構(gòu)。該小組將他們的過(guò)程命名為無(wú)溶劑自催化超分子聚合。
Aida說(shuō)：“這些超分子聚合物的結(jié)晶纖維的機(jī)械性能與聚甲基丙烯酸烷基酯類(lèi)似。這些傳統(tǒng)聚合物被用于一系列的應(yīng)用，包括有機(jī)玻璃。”
該團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)在某些時(shí)間點(diǎn)向混合物中添加替代的前體分子來(lái)創(chuàng)造更復(fù)雜的超分子聚合物版本，從而形成“嵌段式共聚物”，沿著每根桿的長(zhǎng)度有不同的單體帶。
無(wú)溶劑自催化超分子聚合可用于從一系列起始材料制造超分子聚合物。Aida說(shuō)：“它可能適用于多環(huán)芳烴和環(huán)狀肽的合成。”
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