新型“超级塑料”来了，你的手机、汽车、房子可能都被影响
导读：《自然》杂志近日公布了一项被认为「不可能」的成果——麻省理工学院的科学家研发了一种全新的材料，名为 2DPA-1，它比防弹玻璃还要强 4-6 倍，比钢材还要硬两倍，但密度只有钢材的 1 6。
塑料界的「超级英雄」来了。
《自然》杂志近日公布了一项被认为「不可能」的成果——麻省理工学院的科学家研发了一种全新的材料，名为 2DPA-1，它比防弹玻璃还要强 4-6 倍，比钢材还要硬两倍，但密度只有钢材的 1/6。
最令人意外的是，它只有普通塑料那么轻。
图片来自：Fastcompany
也就是说，它极其坚固，又极其轻薄。
而且，它还很容易大批量生产。
这也就意味着，这种「超级塑料」离每个人都很近。
材料科学的革命性进步，对于各行各业都是颠覆性的改变。自然，也涵盖了我们生活的方方面面。
01 让「超级塑料」再飞一会
当它用在手机上——
作为轻质耐用涂层，它能让你的手机更加地耐磨耐摔。
图片来自：Andrew Moore-Crispin
当它变成日常工具——
我们平时使用的塑料袋，就可以做成更多拉链式袋子反复利用，它还比布包、皮包都耐用。
在装一些特定物品时，更不用担心塑料袋随随便便就被捅破了。
图片来自：xxxlojel
当它用在汽车上——
作为制造汽车的材料，它可以让汽车更轻便，然后减少能耗，续航更久。
作为阻隔涂层，它可以保护汽车中的金属或钢结构，让汽车更加地长寿。
因为它的密度非常小，气体无法渗透，所以这种阻隔涂层还可以变成「油漆」或工业涂料，涂到家里的有需要的物品上， 防止它们氧化、生锈、腐烂。
就像一道天然的屏障。
这将是它首先在商业上最直接的应用。
图片来自：IAMSPEEDRUNNER
当它用在建筑物上——
这种「超级塑料」的性能优于钢铁等材料，无论是建桥梁还是建大楼，比起以往，都可以减少材料的使用。
同时，制造这种材料比制造玻璃和钢铁都更简单，就能减少更多能源消耗和人力成本。
也就是说，更加环保可持续了。
图片来自：CDMG
当面向各行各业——
它可以变成盾牌、变成防弹衣，可以让警察出行更轻松又更安全；在航天器材上，同样可以减轻重量，又保证发射质量 ……
图片来自：《异星灾变》
可以想象，它强大的特性，还将用到我们衣食住行更多地方。
02「超级塑料」是如何炼成的？
「超级塑料」2DPA-1，是一种二维聚合物。
在此之前，聚合物通常都只能形成一维的结构。
我们日常的塑料、橡胶、玻璃都是聚合物，它们本质上是单个分子链，就像意大利面条一样平坦连接在一起，当它们的末端不断添加新分子，就会像烤箱里的蛋糕一样生长膨胀，然后变成三维的实物。
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这让它们可以很轻，但也暴露出了一个弱点——分子中间有间隙，气体能通过，所以不够坚硬。
这就是为什么当你用塑料袋装一袋辣条时，也能从外面闻到里面诱人的味道。
科学家们几十年来不断在尝试研究二维聚合物，但都失败了。
因为只要有一个单体不按规则活动，开始前后偏离左右旋转，那么片状结构就会被破坏，最后又会膨胀成一个「蓬松的蛋糕」。
这次，麻省理工的 Michael S. Strano 教授和他的同事们终于打破了局限。
他们通过一种化合物：三聚氰胺，创造出了这种新材料。
三聚氰胺有碳和氮环的结构，单体可以在二维上生长，形成圆盘，相互堆叠，各层之间的氢键稳定相连，结构就变得非常牢固。
就像操场上所有孩子排排坐，手拉手，然后靠在一起，又像乐高积木一样紧紧锁合，再也分不开。
于是，新的二维聚合物就诞生了。
这种高强度的材料不仅非常轻，还非常硬，比钢还硬。
因为单体牢牢锁在一起，所以气体和水分子都无法穿透，密闭性非常强，这也是为什么它能作为天然的屏障，密不透风。
再令人惊奇的是，这些聚合物会自行组装。
只需要溶液，单体就可以在其中自行堆叠成片状，人们可以直接增加材料，轻松合成更多复合材料。
所以，它就能被大规模制造。
现在，研究人员已经在进行涂料和膜的新应用，当进一步研究结构调整，还可以生产纳米过滤、气体分离的新一代聚合物。
「超级塑料」未来的应用不可限量。
03 我们在等待怎样的「未来塑料」？
现在，大家对塑料的印象可能都不太好。
插在海龟鼻孔里的塑料吸管、漫天几百年都无法降解的塑料垃圾、无法回收只能艰难再利用的塑料制品、焚烧塑料产生的滚滚废气 ……
有数据表明：
如果塑料的生命周期是一个国家，它将成为世界第五大温室气体排放国；
据联合国公布的数据，全球每年消耗 5000 亿个塑料袋，每分钟卖出 100 万个塑料瓶；
如果不调整我们生产使用塑料的方式，2050 年地球将会有 120 亿吨塑料垃圾。
图片来自：SciTechDaily
所以上到最大的塑料污染公司可口可乐，开始加大塑料可回收力度，下到各类提倡绿色环保的新消费品牌，开始从供应链到产品都更可持续，甚至各大超市和便利店都开始「限塑」。
但塑料为什么难摆脱，就是因为它的确太好用了。
所以，需要从源头上来解决问题。
已经有很多公司在用新的材料来取代塑料。
初创公司 Ecovative 用蘑菇来做包装材料，其中的菌丝体可以生长成特定大小和形状，还有利于降解和循环。
一直强调环保的 Allbirds 用羊绒做鞋子，用回收瓶做鞋带，包装也换成了 90％ 的再生纸板。
前年伦敦举办的半程马拉松上，运动员半途直接吃一种名为「Ooho」的「水球胶囊」，因为包装不是塑料，而是用海藻和植物成分做成。
甚至还有人将鲑鱼精子的 DNA 链溶解在水中，形成的一种柔软可延展的「水凝胶」，团队称之为「DNA 塑料」。
「塑料替代品」是一种缓解的方式，但还有很多真塑料无法被替代的地方。
于是在另一条赛道上，新型塑料也层出不穷地诞生。
大家比较熟知的，可能是现在的可生物降解塑料。
「可生物降解」的塑料，从术语上来看，大家一般都会理解为把塑料扔在土地里，不久后它就会自动消失。
但实际上，它仍需要足够的时间降解，这个时间可能是数百年。
这样意义其实就不大了，毕竟在某个时间段内，一切都可生物降解。
可生物降解塑料 . 图片来自：Dezeen
还有「可堆肥塑料」，大家可能认为丢土里它就能消失，还能让土壤刚有营养。
但实际上，只有在特殊的堆肥机中，它才有效。而就算这种塑料随时可用，我们也不可能把它们都丢进匹配的土里。
技术正在快速进步。
去年同样在《自然》杂志上，已经有科学家制造出了能在几天或几周内降解的塑料。
旧金山湾区的一家初创公司也制造出了名为 Intropic Materials 的「可堆肥塑料」，能让人们在家里就能把它扔盆栽、变肥料。
图片来自：Adam Lau/ 伯克利工程
这些塑料普及后，我们就可以毫不内疚地扔掉它们。
而前面提到的「超级塑料」，可以应用到更多新的领域，甚至替代钢材和其他材料。
让现有的塑料被回收、被消解，让未来的塑料更快来、有实效，还需要一点时间和实践。
这一场塑料战，才刚刚开始。