盖世汽车讯 据外媒报道，研究人员设计了一种新材料系统，以解决消费品回收过程中最大的挑战之一：混合塑料回收。这将有助于制造完全可回收的塑料产品，并使汽车等耐用品实现高效的循环经济。

（图片来源：劳伦斯伯克利国家实验室）

现在大多数产品都由不同塑料的混合物制成，比如运动鞋和电子产品。这些混合塑料难以回收并用于制造新的产品。

劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）的研究人员开发了一种名为聚二酮烯胺（polydiketoenamine，PDK）的定制材料，以解决混合塑料回收问题。这种新型塑料可以高效和无限回收，提供了一种低碳制造塑料产品的解决方案。

PDK聚合物的组成分子是小重复单元（称为单体）的长链。在这项工作中，研究人员首先制作了各种化学结构略有不同的PDK，并表明每种PDK都可以“解聚”或分解为单体，回收率很高。本质上来说，这就是塑料回收的过程，因为这些回收的单体可以用来制造新的PDK。

研究小组发现，每种PDK在不同的温度和速率下解聚。为了进一步了解这些性质，研究人员使用理论计算和计算模型（密度泛函理论）来模拟不同的聚合物，并探索其如何形成和解聚。该团队基于这些理论见解，确定了最佳PDK分子，并进一步优化设计。

“这项工作的主要优势在于，将实验和计算紧密结合在一起，”理论工作负责人Kristin Persson表示，“通过揭示循环机制，研究人员设计出了具有可回收性的新聚合物。这些设计见解将为未来的工作提供指导。”

研究负责人Brett Helms表示：“通过理论和实验之间的相互作用，研究人员建立了知识框架，以确定控制聚合物反应性的设计规则。否则只会有观察结果，而不是具体解释。”

研究人员利用优化的分子来制造混合塑料（每种塑料由两种不同的PDK制成），然后将塑料完全解聚和回收为组成材料，从而证明了其材料系统的可行性。此外，通过利用不同颜色的PDK重复演示，表明通过稍微复杂一点的工艺，可以再次获得高产出的PDK单体。

该团队还展示了如何通过PDK使用传统塑料制作可回收的柔性塑料包装。通过PDK“纽带层”，将普通塑料——聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）——粘在一起，从而形成多层膜。通常情况下，不能从多层材料中提取PP和PET。在这项研究中，研究人员通过控制PDK层来分离和回收PP和PET薄膜。

在最后演示中，研究人员用不同的PDK混合玻璃和不锈钢构建了一个物体，以模拟汽车回收的挑战性，并再次进行回收过程，展示了PDK单体以及玻璃、金属的高回收率。这些研究结果可能使耐用品的制造方式发生重大转变，有助于实现完全可回收和再利用产品的循环经济。

Helms表示：“现在，复杂的消费品根本无法回收，要么被焚烧，要么被填埋，要么被降级回收。这项研究为如何回收这些产品奠定了基础，旨在使其恢复为原来的单体构建模块。这进一步促进了结合材料的回收再利用，包括有价值的金属或玻璃。通过这种方法，PDK材料具有低碳强度，有助于进一步实现制造循环性。”