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研究人员希望开发用于光学技术的新型生物塑料

导读 来自帕德博恩大学、哈姆-利普施塔特应用科学大学和亚琛-马斯特里赫特生物基材料研究所 (AMIBM) 的科学家正在研究基于乳酸的新型环保塑料

来自帕德博恩大学、哈姆-利普施塔特应用科学大学和亚琛-马斯特里赫特生物基材料研究所 (AMIBM) 的科学家正在研究基于乳酸的新型环保塑料产品。其目的是为光学应用开发可持续材料,例如前灯、透镜、反射器和光导。到目前为止,这些产品都是由石油基塑料制成的,如聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA),它们会污染自然和环境。该研究项目由德国联邦食品和农业部 (BMEL) 资助,金额约为 885,000 欧元,是其“可再生资源”资助计划的一部分。该项目由 AMIBM 协调,由哈姆利普施塔特应用科学大学发起,

尽管做出了种种努力,但不受限制地生产石油基塑料产品仍然是标准做法。对基于可再生资源的替代品的呼吁不仅在科学界和政治界越来越响亮,而且也在社会中被听到。“目前,重点是材料要求较低的应用和销量较高的市场。光学材料领域正在取得一些进展。例如,以“改性聚碳酸酯”的形式,异山梨醇——一种可再生资源——被用作塑料中的第二单体。这些材料用于显示器和光学薄膜——尽管目前很少使用,”帕德博恩大学化学系的克劳斯·胡伯教授说,他是该大学项目的负责人。马斯特里赫特大学的 Gunnar Seide 教授解释说:“不幸的是,可持续性还不是消费者的卖点。当然,这是预期的,但价格昂贵。这意味着我们需要具有成本效益的技术特性的可持续高性能聚合物。这就是我们计划通过 PLANOM 项目实现的目标。”

科学家的目标是使用生物塑料系列中的特定原材料作为车灯和前灯的光学材料。聚丙交酯已成为合适的候选者。“聚丙交酯或聚乳酸是从可再生原料中获得的,是在碳水化合物发酵过程中产生的,这一过程称为“乳酸发酵”。例如,我们从酸菜中就知道了这一点。通过我们的方法,我们解决了传统聚合物材料的几个问题。转向短期可再生资源有助于建立不依赖石油的材料经济,同时显着减少 CO2排放量,从而有助于实现《巴黎协定》的目标。第三个方面涉及查看整个材料生命周期。由于回收概念,这主要涉及避免使用微塑料,并评估生物降解性。作为一种完全基于生物的聚合物,聚丙交酯在某些条件下可以完全降解。这减少了它留在大自然中的时间。除了必要的特定应用特性外,这些也是工业转向此类替代材料的主要动力。”聚乳酸不仅在可持续性方面具有优势:“它还具有非常好的光学特性,可用于电磁光谱的可见区域。此外,聚乳酸的生产能力巨大。与传统聚合物相比,这使其具有相对价格竞争力,

最初正在研究聚乳酸与 LED 的结合使用,LED 是众所周知的高效环保光源。Huber 解释说:“特别是极长的使用寿命和可见光谱短波端发出的辐射,即 LED 光的高蓝色成分,对光学材料提出了极高的要求。”这意味着需要使用极其耐用的材料。问题:聚乳酸在 60 摄氏度左右就会软化。然而,基于 LED 的灯在使用时可以达到高达 80 度的温度。另一个挑战是其结晶行为。在大约 60 度时,会形成微晶,使材料变得混浊。科学家们正在努力要么完全避免微晶的形成,要么用受控结晶代替这一过程,从而只形成尺寸不干扰光的微晶。“该项目旨在首次将聚乳酸用于高性能技术照明应用,特别是作为自行车前灯的透镜材料。为此,我们正在与迈纳扎根的 Busch und Müller 公司密切合作。其他照明公司,包括位于 Lippstadt 的 HELLA,也对我们正在取得的进展感兴趣,并且看到在其产品中使用可持续解决方案的需求不断增长。在利普施塔特,

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