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    Eindhoven科技大学开发计算机模型 改善可回收塑料的加工性能

    Eindhoven科技大学开发计算机模型 改善可回收塑料的加工性能

    (图源:Eindhoven官网)

    据外媒报道,埃因霍温科技大学(Eindhoven University of Technology)研究人员发现,新型可回收塑料类玻璃聚合物(vitrimers)的加工性能,不仅受温度影响,还受到密度的影响。在汽车产业,此类发现有助于推动生产可回收仪表盘。

    类玻璃聚合物的商业化道路

    众所周知,塑料很难回收,容易造成环境污染,这主要说的是硬塑料或热固性塑料,比如台球或汽车仪表板。另一种塑料,即热塑性塑料,很容易回收,但是强度很差,工业上常用这种材料来做铝箔、咖啡杯或玩具。2011年,科学家们开发出一种新的塑料,即类玻璃聚合物,这种塑料与硬塑料一样坚固,并且可以回收利用。

    然而,类玻璃聚合物的商业化之路还很长。为了实现这一目标,制造商需要了解,如何改变材料性能,促进其应用。然而,在很大程度上,科学家们对于这种物质的工作原理,仍然一无所知。

    温度对类玻璃聚合物的影响

    埃因霍温科技大学的物理学家Liesbeth Janssen、博士生Simone Ciarella和理学学士Rutger Biezemans开发计算机模型,观察温度和密度对类玻璃聚合物的影响。Janssen表示:“现在我们更加了解这种材料的物理构成。希望在后续项目中,能够生产真正的可回收塑料,满足产业需求。”

    对材料脆性进行微调 提升可加工性

    模型表明,类玻璃聚合物的脆性决定其加工性能。Ciarella表示:“脆性(Fragility)是指一种材料从固体变成液体的速度,反之亦然。脆性越低,塑料就越容易加工,材料可回收性也就越好。”Liesbeth Janssen和同事深入了解并预测这种脆性的影响,对其进行调整。似乎可以通过调整材料密度,改变其脆性。通过这种方式,制造商将来可以准确地设置期望行为。

    通过了解三种塑料的物理特性,可以解释这些现象。塑料由聚合物长链构成,热固性塑料的长链之间有许多连接,所以强度很大。但是,加热会使这些连接不可逆地断开,因此回收能力很差。热塑性塑料中没有连接,因此很容易高温变形,但是强度不够。

    Ciarella称:“有趣的是,类玻璃聚合物中确实有很多连接。但是,在加热过程中,这些连接会在不同的链之间进行切换。因此,在室温下,这些类玻璃聚合物的表现,与热固性材料一样强。而加热时,就会像易变形的热塑性塑料一样,发生熔化并保有其质量。”

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