慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種在有燃料的情況下可以持續(xù)使用，一旦燃料用完就會自行分解的材料，有望緩解塑料及電子垃圾的日益增加。
我們通常都希望材料具備較好的耐久性，但是當(dāng)我們不需要它們時又希望它們可以徹底消失，而不是不斷填滿垃圾場。現(xiàn)在好了，慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種在有燃料的情況下可以持續(xù)使用，一旦燃料用完就會自行分解的材料，有望緩解塑料及電子垃圾的日益增加。
絕大多數(shù)人造材料都需要滿足持續(xù)使用這個條件，但是在處理它們的時候卻比較麻煩。受生物過程的啟發(fā)，慕尼黑工業(yè)大學(xué)(TUM)的研究人員正在開發(fā)能量耗盡時“死亡”的材料，可以使藥物釋放體系，甚至是電子產(chǎn)品和包裝材料，根據(jù)需要進行自毀。
如果動物或植物不能通過食物或陽光不斷補充能量，它會死亡并分解。但人造物質(zhì)不能與其環(huán)境進行這種能量交換，因此能夠長時間保持其形態(tài)。當(dāng)我們最終想要處理它時，需要通過像循環(huán)這樣的過程來消耗更多的能量，而這并不是最有效的過程。
這項研究的主要作者JobBoekhoven說：“到目前為止，大多數(shù)人造物質(zhì)在化學(xué)上非常穩(wěn)定：要將其分解成原來的組分，必須花費大量的能量。而大自然卻不會產(chǎn)生垃圾堆，相反，生物細胞會不斷地從再生的細胞中合成新的分子，這些分子中的一部分會組裝成更大的結(jié)構(gòu)，即所謂的超分子組裝，形成細胞的結(jié)構(gòu)組分，這個動態(tài)的集合激勵著我們開發(fā)那種可以在不被需要時自行處理自己的材料。”
為了模仿這些自然系統(tǒng)，TUM團隊創(chuàng)建了開始時是自由移動，而當(dāng)添加“燃料”時，可以組裝成水凝膠的分子混合物。這種燃料采用稱為碳二亞胺的高能分子形式，只要燃料持續(xù)供應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)就可以保證這種水凝膠的穩(wěn)定性。當(dāng)燃料最終用完時，水凝膠就會分解成其原始分子，因此可以通過控制開始所給的燃料量來設(shè)定自毀程序。
在實驗室測試中，該團隊創(chuàng)建了可預(yù)見壽命為數(shù)分鐘或數(shù)小時的材料，并且在它們死亡和溶解之后，可以通過添加另一批燃料重新啟動該過程。
研究人員聲稱，在短期內(nèi)，這項技術(shù)可以用作靶向藥物輸送系統(tǒng)，其中球形結(jié)構(gòu)可以在身體周圍攜帶藥物，然后在需要的地方自動溶解和釋放其有效載荷。另外也可以使其組裝成組織工程支架，以幫助人體愈合，一旦人體自身的細胞接管它的工作就立即分解。
該團隊表示，塑料或電子設(shè)備有望采用自毀材料制成，以防止其堵塞垃圾填埋場，例如可溶于水或加熱可熔的“瞬態(tài)”電子元件，但添加可編程的時間延遲將是一個值得歡迎的補充。
這項研究已經(jīng)發(fā)表在期刊NatureCommunications上。（文章來源于網(wǎng)絡(luò)）
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