科學家研發新生物降解黏合劑,瞄準價值 500 億美元龐大市場

作者 | 發布日期 2025 年 01 月 22 日 17:00 | 分類 材料 , 環境科學 , 自然科學 line share Linkedin share follow us in feedly line share
科學家研發新生物降解黏合劑,瞄準價值 500 億美元龐大市場

科羅拉多州立大學(CSU)的研究團隊與合作夥伴共同開發出一種創新的黏合劑聚合物,其強度不僅超越市售產品,更具備可生物降解、可客製化和可重複使用的多重優勢。

該研究團隊由科羅拉多州立大學化學系Eugene Chen教授領軍,並與美國國家再生能源實驗室的Gregg Beckham和加州大學柏克萊分校的Ting Xu教授及其團隊合作。他們成功地對天然聚合物P3HB進行化學改性,使其成為一種堅固耐用且環保的黏合劑。

傳統黏合劑可以被替代嗎?

黏合劑在各行業中扮演著至關重要的角色,從汽車製造到包裝、電子、太陽能和建築,構成了一個規模高達500億美元的龐大市場。然而,傳統黏合劑大多由石油提煉而成,難以回收,加劇了全球塑膠廢棄物的問題。為了解決此一困境,研究團隊結合實驗、模擬和製程建模等方法,成功開發出這種環保聚合物,可望成為傳統黏合劑的可行替代品。

Chen教授表示,P3HB是一種天然、生物基且可生物降解的聚合物,可由微生物在適當的生物條件下產生。雖然天然的P3HB不具黏性,但透過化學改性,研究團隊成功地改變了其結構,使其在鋁、玻璃和鋁等各種基材上展現出比常見的石油衍生、不可生物降解黏合劑更強的黏附力。此外,這種重新設計的P3HB黏合劑的黏著強度還可以根據不同應用需求進行調整。

該研究的共同主要作者,CSU博士生Ethan Quinn和博士後研究員Zhen Zhang表示,他們負責領導該材料的創造和測試工作。他們開發了P3HB膠棒樣品,並使用市售膠槍進行測試,發現其在密封紙板箱和鋼板等方面的性能表現優異。資料顯示,這種新型黏合劑的性能遠遠優於典型的熱熔選項,可承受高達20磅的重量,而現有黏合劑則只能承受約15磅。

▲ 科學家檢視生物降解黏合劑強度的重量系統。(Source:科羅拉多州立大學

P3HB黏合劑的環境優勢

Eugene Chen教授指出,雖然許多人意識到一次性水瓶帶來的問題,但黏合劑所帶來的挑戰更為嚴峻,且缺乏有效的解決方案。他指出這次的研究方法提供了一種可生物降解的材料,可用於各種行業,且強度可調整,甚至比現有選項更高。

P3HB黏合劑在多種環境下都可生物降解,包括垃圾掩埋場等;這意味著它能在土壤或海水中自然分解,擴大了材料生命週期結束時的處理選項。此外,P3HB黏合劑還可以回收、再加工和再利用,進一步提升了其環境優勢。

研究成果已發表在《科學》期刊。

(首圖為示意圖,來源:Pixabay

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