過去五年來，生物基材料的關注度呈現出爆炸式增長的態勢。

　　尤其是生物基聚合物，作為生物制造產業中關鍵一環、新質生產力重點新材料之一，許多備受關注的企業，如微構工場、藍晶微生物、海正生材、經海緯象等都布局在該領域。

　　除了業界已熟知的PLA、PHA、PEF等材料外，近年來有一種新型生物基材料也嶄露頭角，成為替代石油塑料的有力候選者。

　　那就是生物基vitrimer（類玻璃高分子），這種被發現不到20年的新材料，正在全球范圍內引起廣泛關注。

　　歐盟正在研究如何將這種材料納入風力渦輪機以減少能源浪費，而美國研究人員則使用它來開發一種新型的可回收電路板，中國初創企業已在該領域融資數百萬美元。

　　是什么讓生物基vitrimer如此特別，又將如何實現商業化？

　　5年暴漲50倍 神奇的“類玻璃”材料

　　Vitrimer最早由法國科學家在2007年發明，起初被用于制造航空玻璃等場景，而2020年前后，該領域相關研究從不足10篇暴漲到將近60篇，引發了業界廣泛關注。

　　
在同行評審期刊上發表的關于“biobased vitrimer”的出版物數量

　　是什么讓生物基vitrimers如此特別？答案是，它們解決了材料科學和工業中的一個主要問題“如何使材料堅固，同時又能夠多次回收”。

　　在常溫下，生物基vitrimer的形態類似于堅固、耐熱的熱固性塑料，但在較高溫度下，它們開始流動并變得可加工，就像熱塑性塑料一樣。

　　正如其中文主流譯名“類玻璃高分子”，該材料在高溫下的行為有點類似玻璃：一旦熔化成液態，它們的分子網絡就不會失去完整性，這意味著它們可以一遍又一遍地冷卻以形成形狀，每次都像它們是原始材料一樣。

　　在商業化角度，該特性讓這一材料具有可持續性，根據配方的不同，生物基vitrimer甚至能生物降解或堆肥，有利于減少化工行業對化石燃料的依賴。

　　在原料和制作路徑方面，最熱門的原料選擇是環氧大豆油（epoxidized soybean oil），除此之外天然桃膠也具備潛力，由此產生的產品有可能取代由石油制成的環氧樹脂。

　　歐美率先探索 中國企業已入局

　　目前生物基vitrimer的應用探索在歐盟、美國與中國同步展開，且方向有所差異：

　　歐盟：歐盟資助了一項為期3-5年的研發項目EOLIAN，旨在開發>60%的生物基vitrimer材料，用于制作陸上和海上風力渦輪機葉片。

　　在該項目中，生物基vitrimer的自愈特性發揮了作用，這意味著只需在刀片本身中內置加熱系統，即可更輕松地從遠處修復小裂縫。

　　美國：華盛頓大學正在探索一種用vitrimer替代電路板玻璃纖維中的樹脂的方法，被稱為“vPCB”。

　　
左側為vPCB，中間為玻璃纖維層，右側為回收的類玻璃體聚合物材料

　　該產品可以通過浸入沸點相對較低的有機溶劑中來回收，從而減少電路板制造的碳足跡和致癌物排放。

　　中國：完成了數百萬美元的天使輪融資的賦澈生物，正在探索一種新型塑料：生物質Vitrimer（類玻璃化環氧樹脂），其性能與石油基塑料相同，但可回收率高達95%，且回收成本大大降低。

　　這一“未來塑料”在室溫下進入鹽酸環境即可實現完全解聚，且分解后的生物質產品可回收作為新原料，再次進入塑料的使用循環系統。

　　參考資料：

　　World Bio Market Insights . The new bio-polymers taking green chemistry by storm

　　Alberto Mariania , Giulio Malucelli. Biobased vitrimers: towards sustainability and circularity

　　童善緣, 胡云, 于金尼, 等. 生物基Vitrimer高分子材料的研究進展