在过去的20年里，人们对塑料的看法发生了巨大变化。终止一次性塑料、更有效地回收和减少塑料废物数量的压力越来越大，这促使国家和世界范围内通过立法和商业机会采取行动。聚合物科学与聚合物工程学院（SPSPE）的研究人员正在通过合作研究、教育和推广来解决可持续发展方面的新挑战。我们的初级教员正在这个方向上领导几个项目。SPSPE临时主任Ali Dhinojwala评论说：“我们阿克伦大学在130年前开设了第一个橡胶化学课程，现在我们的聚合物项目已经在教师招聘和课程开发方面进行了投资，以满足我们的社会需求，建立一个更可持续的未来。”从推进可降解塑料到提高材料回收利用我们的研究，这里是我们教师最近的一些可持续发展亮点。
图捕捉可降解聚合物骨架按需机械解锁原理。
今年1月，助理教授王俊鹏发表了一种聚合物设计，它可以在聚烯烃骨架和可降解聚酯之间相互转化。化学。社会科学学报，2020,42(2):2100-2104。王教授说：“能够在外界刺激下降解的聚合物适用于各种应用，包括可移动涂层、可回收材料和可修复电子产品。”“在材料的储存和正常使用过程中，锁定部分将保持聚合物骨架的完整性和机械性能。当需要降解或解聚时，可以解锁锁定部分，以实现刺激响应降解或解聚。”
碳纤维增强塑料（CFRP）由于其重量轻、强度高，在许多工业领域是必不可少的材料。它们提供了巨大的能源节约，但很难回收，而且回收昂贵的碳纤维几乎是不可能的。被称为“玻璃体”的新兴材料是令人兴奋的替代品，它展示了传统交联聚合物的机械性能，但表现为可加工的热塑性塑料——解决了cfrp的可回收性和可回收性。9月，助理教授Fardin Khabaz在Macromolecules上发表了一篇文章（doi: 10.1021/acs.macromol.0c01423），其中使用混合分子和蒙特卡罗方法模拟了玻璃聚合体的流变性能。“所提出的方法结合了不同变形机制（即玻璃状、橡胶状和粘弹性液体）下键交换的时间尺度，并将交联的局部微观结构和动力学与这些网络的宏观特性联系起来。Khabaz教授补充说：“使用这种方法预测热力学、流变学和力学，为这些自愈聚合物的实验中观察到的现象提供了机制，并为符合工程规范的反设计提供了途径。”CFRP将在航空航天和汽车工业中发挥重要作用，我们的同事Miyoshi教授正在使用固态核磁共振研究碳纤维的形成，目的是使这一过程更简单，能耗更低（Macromolecules, doi/10.1021/acs.macromol.9b01906）。
今年秋天，聚合物科学和聚合物工程之间的合作从CenTire NSF研究中心获得了13.8万美元的研究资金，用于研究再生PET材料的增强结晶。助理教授James Eagan （PS）与Kevin Cavicchi和Sadhan Jana （PE）教授合作，正在研究PET材料的纯化，目的是将瓶级PET转化为用于轮胎帘子线的技术级PET纤维。“瓶级PET是低粘度，含有添加剂，以打破结晶度，提供清晰，吹塑饮料瓶。这些材料不适合加工或再聚合成高粘度、高结晶的增强纤维。助理教授詹姆斯·伊根说：“我们的方法是一种新的净化程序，可以将塑料瓶回收成轮胎绳，希望能改善聚酯塑料的生命周期。”
经过处理的PLA杯子图像，可以承受沸水而不变形。
PLLA是一种很有前途的替代传统不可降解石油衍生塑料的材料。王世青教授的团队正在进行的工作已经阐明了PLLA是如何以及为什么脆的，这些答案现在在高变形温度下的延展性PLLA中得到了体现。“我们新认识的影响最终会刺激解放军市场呈指数级增长，”王说。
2020年，我们的教师在威廉姆斯荣誉学院开设了两个专注于聚合物可持续性的本科课程。助理教授Ruel McKenzie教授了一门关于“聚合物与环境”的课程。麦肯齐教授描述这门课程的目的是“以一种整体的方式讨论：聚合物在多大程度上促进了社会变革，试图提高集体意识，详细说明聚合物生产所产生的生态后果，强调减轻生态影响的一些进展，并探索与这些材料更可持续共存的途径。”在荣誉学院，本科生参与与全球思想领袖的讨论，麦肯齐教授说，这种互动有助于本科生“对所获得的知识和探索的途径获得具体的见解和人类的视角，以解决聚合物和环境的紧急和紧迫问题。”此外，今年秋天将为本科生开设一门以“可持续塑料”为重点的课程，并邀请回收、生命周期分析方面的专家和致力于可再生聚合物的UA校友进行讲座。
来自UA聚合物科学与聚合物工程学院、艺术学院和艺术与科学学院的教授团队正在与当地学校建立外展项目。玛丽高中和勒布朗·詹姆斯承诺学校。这些项目的重点是收集塑料废物，并从学生的想象力中将其转化为艺术创作。工程与聚合物科学学院的本科生在校园内启动了“珍贵塑料”（ZPP）计划，探索如何分类和再利用校园产生的塑料垃圾。
上述努力和事件只是聚合物科学与聚合物工程学院如何参与可持续发展的一瞥。正在进行的研究主要集中在基于二氧化碳的聚合物、回收相容剂、可再生能源储存和发电等方面。
作者：James Eagan博士| 330-972-7510 | eagan@uakron.edu。