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意外新發現的環保塑膠

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IC之音廣播電台｜

在美國加州聖荷西的阿爾馬登IBM研究中心，Jeannette Garcia博士率領的研究團隊發現了簡稱PHTs的新塑膠，它不但相當堅固，比一般的木頭還硬，而且便於生產；最獨特的地方，是它可以回收再利用，可以說是最環保的熱固性塑料。請聽今天的科學三分鐘，主題是：意外新發現的環保塑膠。

男：「聽說，美國有個科學家，她意外發現了一種新塑膠，好像會比現在的塑膠還要好。這的是好幸運！」
女：「嗯，我也有看到那則報導，那是聚六氫三嗪 (音:秦) 的一種，很令人興奮吧！是新塑膠耶～」
男：「六氫……你剛說什麼來著的？」
女：「簡單的說，它就是一種含有氮的聚合物。科學家發現它以後，又發表了它的結構、硬度，還有可以量產的反應途徑，我看～大概還會熱鬧一陣子吧！」
男：「哎，看來我只知道羨慕人家的好運，要把好運轉換為研究成果，還得花不少功夫呢！」

常見的塑膠大都是熱塑性塑料，所謂的熱塑性，就是可以加熱軟化，讓它再次具有可塑性，比較容易回收使用。但是，某一些產品要承受更高的溫度、或者需要更大的強度，就必須使用熱固性塑料。熱固性的固字，是堅固的固，顧名思義，它比較不會因為加熱而重新具備可塑性，通常比較耐熱、抗腐蝕而且不易磨損。例如著名的空中巴士A350，就有50%是由高強度的熱固性聚合物以及碳纖維組成的複合材料做成的。

然而，熱固性的聚合物一旦成形之後，便很難再次塑造或改變形狀，換句話說就是不容易回收，會產生許多的廢料，對環保相當不利。

Jeannette Garcia博士發現的新塑膠，可能提供了解決的方法。這種新材料的發現很戲劇性，某一天，Garcia博士留下了一隻錐形瓶沒有洗掉，它裡邊有三種物質混合。當她想起了這個瓶子，裡邊卻變成了一塊很硬的塑膠。她猜不透這是什麼東西，為了研究，她必須把這塊塑膠拿出來，但它實在是太硬了，博士只好把錐形瓶給打破。後來要做的事情當然就是查文獻，了解裡面的聚合物是什麼，當她都查不到，便意識到自己發現了一種新的聚合物。

雖然這項意外的發現，很像科學史上許多幸運的故事，但現代化學要做的事情卻更多。例如Garcia博士的團隊，就透過反覆的實驗、紅外線光譜研究，以及2013年諾貝爾化學獎得主的相關技術：用電腦模擬化學反應，最後確定了這項聚合物的反應途徑。意思就是，以後我們很清楚它是怎麼做出來的，不必再靠意外了。

這種簡稱PHTs的新塑膠非常硬。它擁有熱固性塑料中最高的楊氏模量，高達14 GPa，比一般的木頭還硬，也比某些骨頭更硬。另外，它的重量也很輕。還有一個關鍵，是它能夠在pH值小於二的強酸當中，分解為可回收再利用的單體，成為第一種可以回收的熱固性聚合物。既然可以回收，當然會更環保，也可能降低工業生產的成本，因為在生產過程中，品管淘汰的不良品可以立即回收作為原料，這點應該也會受到廠商的歡迎。

這篇論文已經刊登在知名的期刊《科學》Science。而這項材料，未來也可望獲得廣泛的應用。

今天的科學關鍵字，就是

熱固性塑料　Thermosetting polymer

您可以透過這個關鍵字，進一步查詢或做延伸閱讀。

【本單元由科技部補助製播，感謝清華大學教授儲三陽擔任本集科學顧問】
2014-07-27 16:55:00播出

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意外新發現的環保塑膠

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