利用聚合物回收的基石

聚合物重量轻、耐用且易于加工成制造部件，这些特性促使聚合物成为体积上最相关的工程材料类别。然而，回收聚合物是材料科学家几十年来一直在研究的一个挑战。

实现更可持续的聚合物工业的另一条途径是增加聚合物的使用寿命。一个有趣的新概念是赋予从结构损坏中“自我修复”的能力。卡内基梅隆大学材料科学与工程学院材料科学与工程教授MichaelBockstaller与化学教授KrzysztofMatyjaszewski合作发现，将共聚物结合在已经用于工业制造的纳米颗粒表面可以提供经济的解决方案。和可扩展的途径，以提高强度和韧性的自修复聚合物。

通常，当您想到材料的组成部分时，您会想到原子。在Bockstaller的研究小组中，这一概念启发了一种通过使用原子转移自由基聚合形式组装纳米颗粒构件来制造功能材料的新方法，这是一种由Matyjaszewski发明和开发的技术。通过控制纳米粒子构件之间的相互作用，可以改变所得材料的性质。这一概念为改变工程材料的特性开辟了新的可能性，而无需改变其化学成分——这一特性在可回收性方面非常有益。

在努力使这些粒子更适合增材制造等制造技术的同时，Bockstaller的团队尝试将共聚物置于纳米粒子的表面。

“如果我们可以将聚合物置于纳米粒子的表面，我们就可以改善它们之间的相互作用，使材料在机械上更坚固，更容易形成，”博克斯塔勒说。

Matyjaszewski补充说：“这项工作说明了控制大分子结构如何可以显着增强各种先进材料的性能。”

共聚物是一类特殊的聚合物，由两种不同的单体组成，具有自修复特性。研究人员发现，当将共聚物添加到纳米颗粒表面时，会形成新的结构，从而增强聚合物的自愈性能。这一发现是提高聚合物可回收性的基础。

“这使我们能够避免材料故障，”Bockstaller解释说。“如果材料可以自我修复，我们就无需丢弃因压力而损坏的材料。”

Bockstaller的团队将继续探索最大限度地提高基于共聚物的自愈材料的强度和韧性的策略，并使它们可用于可扩展的生产方法。