由于它们的光电性能，共轭聚合物在柔性电子，有机发光技术和有机光伏中起着至关重要的作用。然而，这些特种聚合物与商品塑料相同的降解和回收问题。中国华中科技大学的科学家最近创造了一种共轭聚合物，在暴露在空气和阳光下时一周内亚博老虎机网登录完全降解。
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越来越多的聚合物使用在过去几十年中支持了许多经济部门的经济增长。由于其重量减轻且易于调谐性能，聚合物材料广泛地用于各种应用，例如汽车工业，包装和消费品制造。亚博网站下载
预计到2040年，现代经济中塑料的使用量将从目前的水平翻一番，达到惊人的每年8亿吨。在循环经济中，垃圾填埋和焚烧不再被视为塑料报废处理的可行选择，聚合物回收、材料回收和升级回收成为最大限度地减少工业塑料对环境影响的重要手段。
自降低聚合物减少塑料废物
现代高分子材料的耐久性和稳定性是环境面临的主要问题。亚博网站下载与纤维素、甲壳素等多种生物材料相比，聚合物不易被微生亚博网站下载物分解，造成严重的环境污染。大的塑料碎片可能被动物摄入，而微和纳米塑料存在于我们周围，危害人类和生态系统健康。
虽然机械和化学回收，如溶解(用溶剂和试剂处理聚合物，导致解聚)和热解，已被用于工业规模，但生物化学和光化学聚合物降解和回收的可能性仍然相对未被探索。
在不留下碎片或有害产品的情况下，以环境友好的方式开发消费后聚合物的降解和升级回收策略，已成为过去十年众多工业和学术研究团体的焦点。
揭示共轭聚合物的潜力
华中科技大学的科学家武汉，由梁罗和本仲堂领导，最近创造了一种新型的自降级共轭聚亚博老虎机网登录合物，当暴露于阳光和空气时迅速分解，没有任何留在环境中的微量碎片。
共轭聚合物表现出与无机半导体相似的光学和电学性质-良好的热稳定性，高导电性，以及在电流作用下可逆的颜色变化(电致变色行为)。
共轭的碳链包括交替的单键和双键，其中高度分层的π-键（通过相邻碳原子上的p轨道重叠形成）负责材料的电气和光学性质。沿着聚合物骨架链的所有碳原子共享分层电子，并成为能够导电性的电荷载流子。典型的导电聚合物包括聚乙炔，聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩等。
结合与常规聚合物相关的有吸引力的性质，例如易于加工性，低成本和轻质，共轭聚合物的独特光学和电性能将其借给快速扩展的应用范围，包括：
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电致变色的设备
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有机发光二极管（OLED）
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电池
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超级电容器
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光伏电池
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可穿戴电子产品
聚合物变成琥珀酸
最初，罗教授和他的合作者正在开发一种pH敏感的色彩变化的共轭聚合物，用于化学传感应用。它们产生的化合物之一是可溶性多二乙炔衍生物，其具有短的羧基侧链，称为PDDA。
多二乙烯是最早发现的共轭聚合物之一，其具有由双和三碳 - 碳键组成的共轭主链。由中国科学家创造的材料是一种柔性塑料，由于其高度π缀合的骨干链而具有深红色。当材料在黑暗中或惰性气氛（氮气下）时，研究人员确定PDDA独特的光电子特征保持不变，从而验证材料在有机电子应用中的潜在用途。
令人惊讶的是，当一片PDDA薄膜浸入水中时，聚合物薄膜在阳光下迅速分解成小碎片，并在一周内消失。当PDDA浸泡在弱酸性溶液中并在人工白光照射下发生类似的降解。塑料薄膜迅速破裂，材料的天然红色褪色，表明共轭主链解聚。
为了实时跟踪PDDA分子结构的变化，研究人员在降解过程的不同阶段进行了一套全面的光谱和核磁共振（NMR）测量。结果表明，降解塑料的分子量（分解成较小碎片的聚合物链）的迅速下降，而大多数最终降解产物（超过60％）是琥珀酸，没有痕迹对环境有害的微塑料解决方案。琥珀酸是一种天然存在的化合物，可在制药和食品工业中在商业上卷曲。
阳光和氧气几乎是理想的塑料自我降解
When analyzed the experimental data further, Prof. Luo's team concluded that the cause for the PDDA degradation is a photo-oxidative process, where absorbed sunlight breaks the polymer’s double- and triple-bonds along the backbone chain, unlike other self-degrading polymers that typically rely on hydrolysis of ester or amide bonds.
罗教授强调，在聚合物降解过程中，只有20%的碳原子损失，这预示着升级回收过程的良好经济效益。
重要的是，共轭的π-电子主链似乎促进了活性氧的光化学生成，而不需要光敏染料或其他有害添加剂。
研究人员希望他们可以在其他广泛使用的共轭聚合物中建立类似的光氧化降解方法。他们的目标是在自然环境中的环境条件下，开发一种普遍的降解后视蛋白共轭聚合物。
参考和进一步阅读
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