曾经，可自行销毁的聚合物只是一个虚构的概念，但现在研究人员已经有了初步进展。phys.org网站8月26日报道，研究人员在2019年秋季美国化学学会（ACS）会议中展示了一种新型聚合物材料。该聚合物足够稳定，可以将传感器等装备输送到敌方领土，并在完成任务后迅速消失。目前，这种材料已经被用于制造刚性翼滑翔机和类尼龙降落伞织物，空中传送距离可达近100英里。在未来，它还有望用于建筑和环境传感器领域。研究人员Paul Kohl博士说：“这种聚合物和消费者熟悉的缓慢分解的可生物降解塑料不同，一旦触发了内部机制或受到太阳照射，聚合物就会瞬间消失。”聚合物材料是Kohl博士团队为美国国防部开发的军用材料。美国国防部对秘密部署电子传感器和运载工具很感兴趣，这可以降低被对方发现的概率，并省去设备回收环节。
聚合物分解的关键在于“上限温度”。低于上限温度时，聚合物的构型是稳定的，高于上限温度时，聚合物就会分解成单体。常见聚合物如聚苯乙烯，其上限温度高于环境温度且非常稳定。即使它们被加热到高于上限温度，也需要很长时间才能完全分解。这是因为在聚苯乙烯中，大量化学键将单体连接成为整体，必须打破所有化学键才能使材料分解。而对于Kohl博士等设计的低上限温度、环状聚合物而言，只需断裂一个化学键，其他化学键就会随之断裂，解聚速度非常快。引导断裂的过程可以由外部或内嵌源激发，也可以在光敏催化剂作用下激活。
多年来，研究人员一直尝试制造出这样的聚合物。但材料在室温下的不稳定性成为需要攻克的最大障碍之一。后来，Kohl博士的团队发现，如果他们能除去聚合物合成过程中形成的所有杂质，就能克服这个问题。此外，他们还发现部分醛类化合物（如邻苯二醛）很容易形成环状聚合物。只要环状聚合物的合成工艺能得到优化，他们就能集中精力解决聚合物的解聚问题。
为此，研究人员在聚合物中加入了一种光敏剂，它可以吸收光并催化解聚反应。Kohl介绍说，最初的聚合物只对紫外线敏感，它在室内是稳定的。当它被移到室外，阳光会使其迅速分解。后来，Kohl团队找到了另外一种添加剂，可以在不同波长的可见光下引发解聚反应——聚合物又具备了在室内分解的可行性。Kohl说：“你走进房间、打开灯，这种聚合物就消失了。”Kohl团队还研究了如何延迟解决反应。他说：“我们可以让解聚反应推迟发生，这可以让使用者更加从容。”现阶段，研究人员正在测试适合与邻苯二醛共聚的单体，以增强聚合物的性能。
目前，这种“詹姆斯·邦德”材料已被用于军事项目中。但Kohl认为自分解聚合物材料在非军事用途方面也很有潜力。例如，可用于建筑材料的临时黏合剂和可分解环境监测传感器等。这类设计不仅环保，还免去了偏远地区的设备回收烦恼。
科界原创编译：雷鑫宇审稿：阿淼责编：唐林芳
原文链接：https://phys.org/news/2019-08-device-military-missions.html
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