盘点！新材料最新突破：纸“变”塑料；仿蛛丝微纤维“凭空取水”

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新材料的研发与突破，对我们的生活及人类文明的进程有着重要的租用，值得我们深刻关注。本期文章整理了一些近期的新材料成果，快来和小编一起看看吧！

01纸“变”塑料：Choetsu复合材料

日本东京大学研究人员找到了一种简易、经济、高效的方法，首次使相对可持续的纸质材料具有塑料的一些有用特性。一种被称为Choetsu的涂料不仅能使纸张防水，还能保持其弹性，且可生物降解。相关论文近日发表于美国化学会《工业与工程化学研究》。

Choetsu是一种复合材料，当被应用于纸上时，它与空气中的水分接触会自动生成一层坚固的防水膜。该涂料由安全廉价的化学品组成，主要是甲基三甲氧基硅烷、一些异丙醇和少量钛酸四异丙酯。

纸制的食品容器被喷洒或浸入这种液体混合物。在室温下干燥后，构成纸的纤维素上便形成了一层薄薄的含有甲基（一种醇）的二氧化硅，从而提供强大的防水性能。

“技术方面的挑战已经完成，一些应用可能很快就会实现，比如用于包装或储存食物的物品。”Hiroi说，“同时，液体化学成分可以针对不同材料进行调整，从而创建一种防污垢、防霉菌的涂层，并拓展应用于玻璃、陶瓷等。”

02CNF增强塑料：丰田用于开发汽车零部件

Toyoda Gosei Co., Ltd. 开发了*一种纤维素纳米纤维 (CNF) 增强塑料，旨在减少汽车零部件从原材料采购和生产到回收和处置的整个生命周期中的二氧化碳排放。

在向脱碳和循环经济迈进的过程中，丰田合成利用CNF的以下特性开发可提高其产品环境性能的材料。首先，CNF的重量是钢的五分之一，强度是钢的五倍。当用作塑料或橡胶中的增强材料时，产品可以做得更薄，泡沫成型变得更容易。这减轻了重量并有助于降低车辆行驶过程中的CO₂排放量。其次，当车辆报废后重新使用材料时，加热和熔化的强度损失很小，这使得汽车零部件的回收成为可能。第三，是不增加CO₂总量的材料。即使CNF被焚化，唯一的CO₂排放是植物在生长过程中吸收的物质。

新开发的CNF增强塑料在用于汽车内外饰部件的通用塑料（聚丙烯）中加入了20%的CNF。对于实际应用，包含CNF会降低抗冲击性最初是一个问题。Toyoda Gosei凭借其材料混合设计和捏合技术克服了这一问题，将抗冲击性提高到适合汽车零部件的水平。公司将继续与CNF材料制造商合作降低成本。

03“智能自适应性”新材料：中国科学家有望助力“双碳”和太空探测

人类利用阳光已开发出不少应用，比如光伏发电、太阳能热水器等。而利用太空辐射制冷，近年来成为国际新兴科研热点。裴刚、邹崇文团队研制出一种基于二氧化钒的涂层材料，其表现出“智能自适应性”：白天在太阳辐照下为金属态，吸收热能；夜晚则处于绝缘态，将热量辐射到外太空，从而吸收冷能。

实测发现，该材料表面温度白天可比环境温度高170摄氏度，夜晚可比环境温度低20摄氏度，24小时全天候运行，为高效捕获利用太阳热能和太空冷能开辟新途径。日前，国际期刊《美国科学院院刊》发表了这项成果。

“我们主要的技术突破，是解决了光热转换和辐射制冷存在的红外光谱冲突，并分别强化其性能，在同一个材料上实现‘冷热同体’，优化空间和成本。”裴刚说。

据悉，“冷热双吸”材料的技术特点使其应用前景广阔，对实现“双碳”目标、缓解地球温室效应等具有积极意义。

04超强阻燃塑料：可延缓电动汽车的火灾发生

近期LG化学公司表示，已经开发出一种高度耐热的塑料，可以大大延迟电动汽车（EV）所用的锂离子电池的热失控。

LG化学称，这种新材料具有世界上最长的阻燃时间。内部测试显示，这种材料“在1000度以上的温度下能阻止火焰蔓延超过400秒，比一般的阻燃塑料长45倍”，这将在电池起火的情况下为车内人员的安全疏散提供更多时间。据说这种材料还具有极好的尺寸稳定性，在极端的温度变化下仍能保持其形状。

LG化学表示，其新开发的特殊阻燃材料是一种高功能工程塑料，由聚苯醚（PPO）、聚酰胺（PA）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）等多种材料组组成。

LG 化学计划于2023年开始大规模生产这种材料，该公司目前正在韩国、美国和欧洲为这种新塑料材料申请专利。

05仿蛛丝微纤维：“凭空取水”能力超强

淡水资源的短缺已成为制约全球社会和经济发展的主要因素。据统计，海水资源占到了地球上所有水资源的96.54%，淡水资源仅占2.53%，而且只有0.36%的淡水资源能够被人类直接利用，如何获取更多的可利用淡水资源，是一个亟待解决的问题。

近日，国际化学领域期刊《材料化学学报》A刊报道了西南交通大学孟涛教授团队的研究成果——利用具有中空连续通道的仿蜘蛛丝微纤维进行高效集水，团队通过在仿蛛丝纤维内部构建中空结构，让纤维的集水性得到显著提升，研究发现，该仿生微纤维悬挂液滴体积是纺锤节体积的1663倍，集水能力数值远超出已有文献报道的数值。

据悉，该微纤维不仅可用于集水，还可应用于医药、化妆品、环保、军工等领域。比如，仿蛛丝中空微纤维可作为伤口敷料应用于医药领域。该材料为生物相容性材料，覆盖在伤口表面能够有效吸收多余的伤口渗出液，并可以形成凝胶保护创面。此外，由于在纤维的制备过程中引入了双水相，纤维具有封装酶、蛋白质的特性，因此该纤维可以负载生长因子、抗炎和促凝血类的药物作为伤口敷料，达到加速伤口的创面愈合的效果。