強化堅固、延展性兼具重複使用及回收特性創新VPR塑膠可分解成海洋生物糧食

THE MERIT TIMES

編譯／韋士塔 2023-11-11

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VPR塑膠可在水中分解，並成為海洋生物的食物來源。圖／網路

VPR塑膠可透過加溫來恢復原有形狀。圖／網路

東京大學研究人員開發VPR多功能新型塑膠，比傳統塑膠更堅固、更具延展性。圖／網路

編譯／韋士塔

塑膠在人類生活中無處不在，但這種低成本、應用範圍廣泛的材料已成為眾矢之的，原因是塑膠廢棄物已嚴重傷害環境與生態；世界各國的政府已制定一系列禁用或減用塑膠製品的措施與政策，科學家們也致力開發新材質的塑膠製品，期盼緩解塑膠汙染危機。

近來，日本東京大學的研發人員發表一種稱為「VPR」的多功能新型塑膠，比傳統塑膠更堅固、延展性更好，還能透過熱能自我修復，恢復原有的形狀；最令人矚目的是，VPR塑膠能在海水中分解，並成為海洋生物的食物來源。

塑膠問世後，由於堅固耐用、成本低廉且容易生產，這種材料迅速席捲眾多領域，包括居家用品、汽車零件；然而，塑膠風靡各產業的特點有如兩面刃，由於難以分解、回收，大量塑膠廢棄物已充斥在各地，包括陸地、河川及海洋，嚴重危害環境保育及生物健康。

儘管全球展開限塑運動，仍無法完全避免使用這種材料；在這種情況下，開發使用壽命更長、更容易重複使用及回收，或是由環保材料製作的替代品，是解決塑膠汙染及實現聯合國永續發展目標（SDGs）的關鍵。

東京大學研究人員開發的創新環保塑膠材料，是以環氧樹脂玻璃體（epoxy resin vitrimer）為基本原料；這種原料在較低的溫度下仍可保持堅固結構，也能使用較高溫度將其重塑。不過，環氧樹脂玻璃體的結構較脆，容易斷裂，延伸性不足。

為了解決這個問題，研究人員在環氧樹脂玻璃體加入一種名為聚輪烷（polyrotaxane）的分子，製作出VPR塑膠，意為玻璃體（vitrimer）結合聚輪烷（polyrotaxane）。

主持這項研究計畫的安藤翔太（Shota Ando）教授指出，VPR塑膠可在低溫下保持形狀，但溫度超過150℃時，VPR塑膠的化學鍵會重新結合，使材料重新形成不同形狀。透過加熱或溶劑，即可把VPR塑膠分解成原始成分。

此外，這種材料浸泡在海水中30天，就可生物降解，把聚輪烷分解為海洋生物的食物。

安藤翔太指出：「VPR的抗斷裂能力是傳統環氧樹脂玻璃體的5倍，自我修復能力則達15倍，恢復原始形狀的速度是一般玻璃體的2倍。VPR塑膠在室溫下不會溶解於各種溶劑，非常耐用；但只要加熱並使用特定溶劑，就能迅速分解。這種既耐用又容易分解的特性，讓VPR塑膠成為資源回收的理想材料。」

研究團隊看好VPR塑膠的前景，他們認為，這種新材料有潛力應用於工程設計和製造、醫藥、永續時尚等領域，推動循環經濟。

安藤翔太舉例：「道路及橋梁的基礎設施材料，通常使用環氧樹脂與混凝土及碳等化合物調製。若改用VPR，這些基礎設施更容易維護，因為它們更堅固，並且可以使用熱能進行修復。」

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