聚乙烯是世界上产量最丰富的塑料。由于耐用性等特性，它具有多种用途，甚至可以长期使用。康斯坦茨大学化学系 Stefan Mecking 教授的团队现已在材料的分子链中加入极性基团，以扩展其性能，同时减少塑料在环境中的持久性问题。聚乙烯所需的有利性能随后保持不变。该实验室研究的结果已于 2021 年 10 月 29 日发表在《科学》杂志上。

聚乙烯是一种非极性疏水材料，与蜡一样具有防水性。为了扩大其材料性能，例如通过提高对金属表面的附着力，长期以来一直在寻求在聚乙烯合成过程中在材料中加入少量极性基团的方法。迄今为止，这一直是最难以捉摸的，因为该过程中使用的常规催化剂会被极性试剂破坏。

少量一氧化碳和合适的催化剂

博士研究人员 Maximilian Baur、Tobias O. Morgen 和 Lukas Odenwald 与化学材料科学研究小组的博士后洪堡研究员 Fei Lin 现在已经成功地将酮基结合到塑料的分子链中。这是通过使用催化剂来实现的，由于其在元素周期表中的位置，该催化剂与用作生产酮基的试剂的一氧化碳相容。

这个过程中的一个关键因素是只产生有限数量的酮基，以保持聚乙烯的典型和有利的机械性能，如耐久性。长期以来，科学和技术一直在寻找将这些基团纳入聚乙烯链的方法。我们目前的成就现在开辟了新的视角，Stefan Mecking 总结道。

具有更好降解性的新型塑料

另一个特点是有限数量的酮基也可以提高新塑料的降解性。在实验室规模上，已经证明，当暴露在模拟阳光下时，新塑料显示出在传统聚乙烯中不会发生的缓慢链降解。“这种材料为开发非持久性聚乙烯提供了一种新方法。当然需要进一步研究，以便了解长期性能，”Stefan Mecking 谨慎地评论道。

同时，在他们的实验室研究中，该团队证明，就力学和可加工性而言，新材料具有与传统聚乙烯相同的有利特性。