在一項突破性的研究中,FAMU-FSU 工程學院的科學家們成功創造了一種新型聚氨酯,這一過程中使用了木質素,這是一種存在於植物細胞壁中的材料,並與二氧化碳相混合。這種多功能聚合物在各種應用中都有廣泛用途,從保溫材料到塗層,因為它能有效調節熱量,在加工過程中保持靈活性,並在最終形態中保持強度。助理教授 Ho Yong Chung 表示:「我們使用更少的步驟、更少的能量和無毒的成分創造出高品質的聚合物,這對環境更好,對人們更好,且易於製造。」
傳統的聚氨酯生產依賴於異氰酸酯,這是一種具有高度反應性且危險的化學物質。然而,Chung 的方法完全省略了異氰酸酯的使用。通過利用木質素,這種常常被視為紙漿和紙張加工廢料的天然聚合物,團隊創造了一種來自可再生資源的生物可降解材料。這一創新保持了聚氨酯的優勢,包括強度、耐熱性和靈活性,同時避免了其對環境和健康的負面影響。此外,該聚合物還包含捕獲的二氧化碳,將溫室氣體轉變為有用的原材料。最終產生的聚合物與傳統版本一樣堅固,但在溶劑中更易溶解,這使加工過程變得更加便捷。
Chung 指出,這種材料在處理過程中的優勢使其相較於其他基於生物質的石油基塑料替代品更具競爭力。他表示:「可擴展性對我們來說至關重要,因為我們是一個聚合物科學小組,始終在努力擴大、商業化和工業化我們的研究技術。」他補充道:「我們使用的反應步驟大大少於其他替代品,能生產出相同或更高品質的材料。這樣可以節省大量能源,這對環境、成本和效率都有好處。我們花更少的錢來生產出相同或更高品質的聚氨酯。」
Chung 對木質素在可持續塑料中的潛力進行了長期探索。他的團隊在 2024 年展示了木質素在製作聚碳酸酯中的應用,這是一種以強度和光學清晰度著稱的聚合物。這項最新研究則通過專注於聚氨酯,進一步擴展了木質素的應用可能性,因為聚氨酯因其靈活性和彈性而被更廣泛使用。Chung 在研究生涯初期便對木質素產生了興趣,當時他研究其作為粘合劑的用途。多年的研究使他見證了木質素在醫療、能源和可持續製造應用中的突破潛力。
Chung 強調,聚氨酯是一種非常重要的材料,通過一種新的無毒方法生產它,可以幫助改善世界。他感謝佛羅里達州立大學的資源,幫助實現這一願景。擁有先進的實驗室設施、內部資金支持以及科學家之間的合作網絡,Chung 認為 FSU 提供了關鍵支持。他補充道:「FSU 給了我空間、工具和人員來實現這一目標。」這項研究由博士後研究員 Arijit Ghorai 主導,並得到了美國陸軍研究辦公室和韓國貿易、工業與能源部的支持。




