克莱姆森大学工程学教授Srikanth Pilla和克莱姆森大学汽车工程研究助理教授James Sternberg的一项新研究表明：一种新的植物基聚氨酯泡沫替代品消除了这种材料的健康风险，这种材料通常用于保温材料、汽车座椅和其他类型的缓冲材料，而且它更具有环境可持续性。

 

聚氨酯泡沫在我们身边随处可见，在任何需要轻质材料作为缓冲或结构支撑的地方。

 

聚氨酯通常是在石化行业制造的两种化学品之间快速反应产生的：多元醇和异氰酸酯。虽然在寻找聚氨酯泡沫的多元醇成分的替代品方面做了很多工作，但异氰酸酯成分在很大程度上仍然存在，尽管它对人类健康有影响。生物基泡沫可以避免使用这种成分。

 

研究人员使用木质素（造纸工业的副产品）和植物油基固化剂制造了一种耐用的生物基泡沫，该固化剂为最终材料带来了灵活性和韧性。

 

该创新的核心是能够创建一个 "凝胶 "材料组合，这既是指材料之间相互兼容，也是指它们在物理上迅速形成凝胶，以便添加发泡剂可以创建与化石基聚氨酯泡沫类似的轻质结构。

 

鉴于木质素的复杂和异质结构，它是一种很难转化为可用化学品的材料。研究人员利用这种结构创造了一个键网络，使世界上第一个木质素基非异氰酸酯泡沫成为可能。

 

 

这种泡沫也可以回收利用，因为它具有可以在形成后解开化学网络的键。用于生产泡沫的主要成分随后可以被提取并再次使用。

 

为什么重要？

聚氨酯泡沫是世界上生产量第六大的塑料，但却是回收率最低的材料之一。它们还专为耐用性而设计，这意味着它们将在环境中保留很久。

 

它们加剧了全球海洋、陆地和空气中的塑料垃圾问题，并造成了人类健康问题。今天，几乎在陆地生态系统的每一种生物中都可以找到塑料。而且，由于大多数塑料是由石油产品制成的，它们与化石原料的开采有关，而化石原料的开采又导致了气候变化。

 

研究人员开发的泡沫完全以生物为基础，解决了碳中和的问题，而化学回收能力确保了废弃的塑料具有附加价值，因此它不太可能被丢弃。确保废物有价值是循环制造方法的一个标志——为事物赋予货币价值往往会减少丢弃的数量。

 

研究人员希望这些泡沫的性质能够激励其他人在设计塑料时考虑到整个生命周期。正如塑料需要根据其最初应用的特性来设计，它们也需要被设计来避免90%的塑料废物的最终目的地：垃圾填埋场和环境。

 

下一步是什么？

研究人员最初版本的生物基泡沫产生了一种硬质材料，适合用于建筑用泡沫芯板或冰箱保温应用。研究人员还创造了一种轻质柔性材料，可用于缓冲和包装应用。对这些材料的初步测试表明，它们在潮湿条件下具有良好的耐久性，增加了它们获得商业应用的机会。

 

聚氨酯泡沫被如此广泛地使用，是因为它们的多功能性。研究人员最初发现的配方正在被转化为创建一个前体库，可以通过混合以在每个应用中产生所需的性能，如强度和可清洗性。