一種比典型塑料更強、由類木質素基底制成，且能殺滅病毒、響應pH變化的新型薄膜，可能革新可持續材料和設備制造領域。

東京大學的一個研究團隊受到天然絲瓜海綿的啟發，創造了一種新型合成聚合物。

這種材料干燥時強度高，濕潤時柔韌性好，并能響應pH變化，因此適用于過濾和結構應用。

這種絲瓜絡狀聚合物在設計時就考慮了可持續性，可能改變輕質材料在電子、建筑和醫療器械中的應用方式。

能過濾病毒，響應pH變化

這種多孔材料在結構上類似于天然絲瓜絡，但這并非刻意為之。

“我們開發了一種輕質但機械強度高的多孔聚合物，它類似于天然絲瓜海綿的纖維網絡。雖然我們并非有意創造具有這種外觀的東西，但這確實是個意外之喜，”東京大學化學與生物技術系的伊藤嘉明副教授說。

該聚合物的孔隙網絡足夠精細，可以讓流體通過，同時阻擋細菌和病毒。重要的是，它還能殺滅所過濾的病毒。

這種功能，加上它對pH的響應性（根據酸度變化變得更硬或更軟），使其用途廣泛。

某些特性是受真正的絲瓜絡（許多人誤以為是塑料，其實它是干燥的植物外殼）的啟發。
與天然絲瓜絡類似，這種合成版本在干燥時堅硬，濕潤時會變軟。

伊藤表示，該團隊旨在模仿一些天然材料，但通過合成控制來實現更多的功能變化?！跋襁@樣的所謂聚合物材料在自然界中已經存在，但我們希望創造出合成版本，因為這樣我們可以控制其性能，從而賦予它各種有用的功能?！?/p>

這種新型聚合物盡管密度很低（僅為0.5克/立方厘米），卻達到了令人印象深刻的剛度 —— 高達11吉帕斯卡（GPa）。據伊藤說，這比普通聚合物強四倍。

“輕質聚合物的一大缺點是機械強度弱 —— 它們往往非常軟，”他說。“但我們的材料密度低……卻擁有11吉帕斯卡的剛度?！?/p>

這種強度，加上重量輕和環境安全性，為在需要關鍵耐久性但又必須最小化質量的設備中使用該材料打開了大門。研究團隊表示，它是由一種類似于木質素（木材中的天然成分）的物質制成的。

該聚合物還可以涂覆在其他表面上，從而擴展其在制造業中的應用，尤其是在原材料使用最少對可持續性至關重要的領域。

超薄膜，無需后處理

該聚合物的生產過程很簡單。它使用純水、外加電壓以及間苯二酚和一種醛的混合物。這些成分結合后自發形成超薄多孔膜，無需任何額外加工。

“這種薄膜的一大優勢是無需后處理，”伊藤說?！巴ǔ?，薄膜是通過先合成塊狀聚合物，然后再加工成薄膜來制造的。我們的方法可以直接得到薄膜形式的產品，并且原則上適用于卷對卷連續生產?！?/p>

該團隊還在嘗試在惰性氣氛中焙燒該薄膜，以制造多孔碳版本。這可能為制造諸如微型電容器之類的納米級電子元件鋪平道路。

雖然工業應用可能仍需數年時間，但該工藝的低成本和可擴展性使得這項創新對未來可持續技術充滿希望。

該研究發表在《科學》雜志上。

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