科學家研發耐用的新型生物塑料，可容納沸騰的液體

用生物質代替原油和天然氣製造塑料材料具有許多環境效益，但這些所謂的生物塑料往往在一些關鍵領域表現不佳。阿克倫大學的科學家們可能已經找到了解決這樣一個缺點的辦法：他們設計了一種新形式的PLA塑料，可以用來容納沸騰的液體。

與由生物質製成的塑料相比，卓越的強度和柔韌性、以及在高溫下的穩定性是傳統塑料所具有的優勢。最近，日本的一個科學家團隊取得了突破性的進展，他們使用天然材料作為構件，製造出了一種具有最高耐熱性的塑料，而這項最新的研究再次推動了這些生物塑料的發展。

阿克倫大學團隊專注於一種名為聚乳酸(PLA)的常見形式的生物塑料，它的生產成本很低，是食品包裝、塑料瓶和餐具等物品的熱門選擇。然而，當它遇到高溫時會遇到麻煩。

「PLA是世界上最重要的100%生物基和完全可堆肥的聚合物，」密西根州立大學的傑出教授Ramani Narayan博士說，他不是這項研究的作者，但他的工作主要是開發生物塑料。「但它的韌性低，熱變形溫度低。它在60°C左右就會軟化並發生結構性塌陷，因此在許多熱食品包裝應用和一次性容器中無法使用。」

在王世慶博士的帶領下，阿克倫大學的團隊通過重新想像PLA塑料的複雜結構，瞄準了這個問題。王世慶將其比作一串義大利麵條，組成塑料的鏈狀分子代表了各個麵條。塑料的韌性與這些麵條的交織程度息息相關。據該團隊介紹，通過調整晶體的形成方式，並將它們的尺寸限制在納米級，科學家們能夠創造出這些麵條高度交織的「鏈狀網絡」。

這項技術的成果是一種堅韌、透明和耐熱的聚乳酸塑料，並將其製成原型杯，可以裝入開水而不會收縮、降解和變成不透明。該團隊表示，這樣的杯子可以作為熱茶和咖啡等更環保的選擇。

雖然生物塑料的降解速度更快，生產時消耗的能源更少，而且比石油基塑料的碳足跡更小，但這種材料的某些方面仍然存在問題。這些問題包括是否有妥善處理生物塑料的設施，以及生物塑料的安全性。最近的一項研究發現，生物塑料與普通塑料一樣，含有同樣多的有毒成分。

在任何情況下，塑料汙染問題都不會很快消失，所以在如何生產塑料方面有更多的選擇，可能會被證明是有價值的，以儘量減少其對環境的影響。該團隊已經為其技術申請了專利，並希望它能幫助擴大PLA塑料的吸引力。

「我們的新理解的影響可能最終會刺激PLA市場成倍增長，」王世慶說。

該研究發表在《Macromolecules》雜誌上。