橄榄油不仅能用于意面,它还能制作超级强韧的塑料——就像聚乙烯纤维——甚至更加强韧。
厨师的烹饪过程中常在意面中加入橄榄油来增香提味。现在,一项研究发现橄榄油以及其他蔬菜油也有助于将一种塑料变为超级强韧的纤维。这种纤维是制造如防弹织物或海上油井停泊时所用的绳索等产品的理想物质。所有塑料都是由像意面一样的长链,即聚合物构成的。其中一种特别的聚合物有极长的链,这种轻塑料常用于制作垃圾袋和其他家庭用品,属于聚乙烯的一种,或称PE。它的化学名称和分子本身一样长:极高分子量聚乙烯,该分子比其他聚乙烯长20多倍。
Theo Tervoort写道:“它们是巨分子。”他是一名材料学家,在苏黎世的瑞士联邦理工学院跟进此研究。
这些超长的分子强度非常大。但其制造过程会使它们相互缠绕。你可以想象一盘有着杂乱支链的意面。这些长分子在编织为纤维或绳索前必须经过拉直和伸展,这就是橄榄油或者其他蔬菜油的用武之地。
如果你想“梳理”一盘意面,你可以把它们扔进一大锅水中,面条会马上分开。那些用极长PE分子制造纤维的公司在也在做着相同的事情,只是他们用快速蒸发溶剂代替了水。
Tervoort说:“把PE混合进一种溶剂能够解开这些线。”随后,PE分子链受热伸展,他说:“在伸展的过程中,所有的链都整齐地向一个方向舒展。”于是形成了长而强韧的塑料。流程结束时,溶剂也都蒸发了。
然而存在一个问题:在溶剂的烟雾中呼吸会刺激工人的肺,并且引起其他的健康问题,包括某些癌症。这烟气也会产生烟雾。所以工厂需要收集这些烟雾并回收使用溶剂。
抛开这些问题,这些溶剂用于特殊聚乙烯纤维的合成已有近四十年了。Tervoort说“所有人都在做这个东西,有时对最简单的东西不用有太多疑问。”
启发
Tervoort和他的助手们为了开发一种更好的滑雪板用蜡,他们偶然发现可以把油用于塑料的合成。打上融化的蜡能使滑雪板在雪面上更顺畅地滑行,但是将蜡涂上去的过程是非常艰难和麻烦的。Tervoort的队伍在蜡中加入了一些很长的PE分子,他们发现这些分子可以让蜡成型为薄膜,以便涂上滑板。令他们惊讶的是,打直的蜡却让他们用的PE分子纠缠起来了。
蜡是一种油,所以Tervoort的队伍尝试用油来代替溶剂来制造强韧顺直的PE纤维。橄榄油和花生油都有效,硬脂酸也行。硬脂酸是动物脂肪和蔬菜油中的主要组成部分。
研究者们在11月30日的大分子学杂志上发表了他们的发现。
比起溶剂,植物油对环境更安全和友好,使用效率也更高,处理流程中,PE分子也伸展得更充分,这有助于产出更长的纤维。Tervoort说:“真的能得到更好的纤维。”他的队伍生产出的PE纤维比那些用溶剂来梳理的PE纤维强度要大一倍。
目前尚未明确为什么蔬菜油的效果更好。有一种推测是:可能它们在将PE变成固体时,改变了PE的晶体结构。“这是我们目前正在探究的。”Tervoort说。
Jeffery White说,这项新的更环保的生产常用高分子聚合物的发现意味着一些重要的科学进展。White是一名在斯蒂尔沃特的俄克拉荷马州立大学的高分子学家,他没有参与这项研究。他说,Tervoort队伍的研究“基于分子学的几十项基础研究,所以一项新技术的创造是源于好奇心驱使下问了一个最基本的问题:为什么事物是这样发展的?”
翻译:胡易
审稿:董子晨曦