北京
一种比典型塑料更强、由类木质素基底制成，且能杀灭病毒、响应pH变化的新型薄膜，可能革新可持续材料和设备制造领域。
东京大学的一个研究团队受到天然丝瓜海绵的启发，创造了一种新型合成聚合物。
这种材料干燥时强度高，湿润时柔韧性好，并能响应pH变化，因此适用于过滤和结构应用。
这种丝瓜络状聚合物在设计时就考虑了可持续性，可能改变轻质材料在电子、建筑和医疗器械中的应用方式。
能过滤病毒，响应pH变化
这种多孔材料在结构上类似于天然丝瓜络，但这并非刻意为之。
“我们开发了一种轻质但机械强度高的多孔聚合物，它类似于天然丝瓜海绵的纤维网络。虽然我们并非有意创造具有这种外观的东西，但这确实是个意外之喜，”东京大学化学与生物技术系的伊藤嘉明副教授说。
该聚合物的孔隙网络足够精细，可以让流体通过，同时阻挡细菌和病毒。重要的是，它还能杀灭所过滤的病毒。
这种功能，加上它对pH的响应性（根据酸度变化变得更硬或更软），使其用途广泛。
某些特性是受真正的丝瓜络（许多人误以为是塑料，其实它是干燥的植物外壳）的启发。
与天然丝瓜络类似，这种合成版本在干燥时坚硬，湿润时会变软。
伊藤表示，该团队旨在模仿一些天然材料，但通过合成控制来实现更多的功能变化。“像这样的所谓聚合物材料在自然界中已经存在，但我们希望创造出合成版本，因为这样我们可以控制其性能，从而赋予它各种有用的功能。”
这种新型聚合物尽管密度很低（仅为0.5克/立方厘米），却达到了令人印象深刻的刚度 —— 高达11吉帕斯卡（GPa）。据伊藤说，这比普通聚合物强四倍。
“轻质聚合物的一大缺点是机械强度弱 —— 它们往往非常软，”他说。“但我们的材料密度低……却拥有11吉帕斯卡的刚度。”
这种强度，加上重量轻和环境安全性，为在需要关键耐久性但又必须最小化质量的设备中使用该材料打开了大门。研究团队表示，它是由一种类似于木质素（木材中的天然成分）的物质制成的。
该聚合物还可以涂覆在其他表面上，从而扩展其在制造业中的应用，尤其是在原材料使用最少对可持续性至关重要的领域。
超薄膜，无需后处理
该聚合物的生产过程很简单。它使用纯水、外加电压以及间苯二酚和一种醛的混合物。这些成分结合后自发形成超薄多孔膜，无需任何额外加工。
“这种薄膜的一大优势是无需后处理，”伊藤说。“通常，薄膜是通过先合成块状聚合物，然后再加工成薄膜来制造的。我们的方法可以直接得到薄膜形式的产品，并且原则上适用于卷对卷连续生产。”
该团队还在尝试在惰性气氛中焙烧该薄膜，以制造多孔碳版本。这可能为制造诸如微型电容器之类的纳米级电子元件铺平道路。
虽然工业应用可能仍需数年时间，但该工艺的低成本和可扩展性使得这项创新对未来可持续技术充满希望。
该研究发表在《科学》杂志上。
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