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10.06.2026 23:06
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科学家发现近乎坚不可摧的塑料配方
麻省理工学院的研究人员开发了一种创新方法，可以提高聚苯乙烯和橡胶等常见聚合物（层）的韧性。通过引入有意减弱的键，他们使这些材料能够更有效地吸收能量，从而为未来超高韧性产品的研发铺平了道路。
照片：Pixabay
聚苯乙烯是一种坚硬的玻璃状塑料，我们每天都能在包装、杯子、塑料餐具和电子设备外壳等产品中见到它。尽管应用广泛，但这种材料有一个主要的缺点：它容易在受到突然撞击时开裂。麻省理工学院的科学家们已经证明，通过使用一种特殊的交联分子，可以将这类聚合物和橡胶的强度提高一倍。
研究人员在聚合物网络中人为地构建了被称为“力敏基团”的弱化键。当材料受到外力作用时，这些键会在冲击点以可控的方式断裂。这种作用为能量吸收开辟了新的途径，并改变了裂纹扩展的方向，而承受主要载荷的较强键则保持完好。
为了验证这一特性，科学家们使用了一套特殊的系统。他们将直径约为0.001厘米的微小硅酸盐球以每秒750米的速度射入聚苯乙烯薄膜中。通过测量穿刺前后粒子的速度，他们计算出了薄膜保留的能量。结果表明，含有机械力敏基团的材料比普通聚苯乙烯保留了更多的能量。显微分析还显示，弹丸在撞击点的高速运动会提高温度，并形成一个移动区域，在该区域内，弱键会屈服于外力，而周围区域则保持稳定。
这种方法极具吸引力，因为它只需极少的化学干预即可应用于现有的商用塑料和橡胶材料。该团队在用于鞋底和屋顶材料的SBS橡胶上也取得了类似的成功。他们目前正在研究将其应用于汽车轮胎的可能性。
如果成功，该工艺可以杜绝高速公路上的爆胎事故，同时大幅减少轮胎与沥青摩擦产生的微塑料数量，这些微塑料占环境中所有微塑料颗粒的百分之十。
