【2025年01月29日訊】（大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導）黏合劑的應用範圍極廣，通常用於汽車、包裝、電子、太陽能電池和建築等許多領域，因此它構成一個超過500億美元的產業聚落，支撐著現代生活需要。不過，市場上幾乎所有黏合劑都是石油衍生物且不可生物降解，對環境形成一種污染。
為解決這一問題，美國科羅拉多州立大學、美國國家再生能源實驗室和美國加州大學柏克萊分校組成團隊，使用天然聚合物聚「3-羥基丁酸酯」（P3HB），進行化學重新設計，做出了堅固且可重複利用的黏合劑，比市面上通用的黏合劑更堅固、更容易降解，且可以重複使用。這項研究成果於1月16日發表於《科學》雜誌上。
P3HB是一種天然的、生物基的、可生物降解的聚合物，可以由微生物在適當的生物條件下產生。不過，微生物剛產出的P3HB並不具有黏性，因此需要將它的化學結構進行設計，讓其可以正常黏著在各種基材或其它物體的表面。
研究人員將P3HB單體加入釔、鑭和磷基催化劑，並用不同的加熱方式，生產出幾種不同立體結構和分子量的P3HB聚合物。
在對這些不同立體結構和分子量的P3HB聚合物的分析中，研究人員發現，不同的溫度會增強這些不同立體微結構P3HB的黏性拉伸強度、斷裂性和柔軟度等物理性質，但溫度只要提升至245°C時P3HB就會出現熱降解使黏性失效。
經過一輪實驗，他們發現結構為sr-P3HB的性能最為優異，因為它裡面富含特殊的立體微結構，促成了所需的熱機械和黏彈性能。它的黏合強度優於環氧樹脂、聚氨酯和熱熔膠等常見的商業黏合劑，且可以牢固地黏合如鋁、玻璃、木材和鋼鐵等基材上。
研究人員還用sr-P3HB和市面熱熔膠（EVA）進行強度、耐久度、黏合強度等物理特性的比對。結果顯示，sr-P3HB的黏合度是EVA的2.5倍，且黏合在鋼板上能承受超過20磅的拉力（約9公斤），而EVA能承受的拉力極限是15磅。
實驗還發現，sr-P3HB 的性能不會因為分子量、再加工和重複使用出現劇烈改變，還具有可生物降解的特性。
雖然sr-P3HB是大規模生產和應用的理想選擇，但還需要進一步開發更有效的單體、催化劑和聚合物合成與生產方法，以降低對環境的影響。
致力於開發可化學回收、可生物降解材料的科羅拉多州立大學化學系傑出教授陳尤金（Eugene Chen）對該校新聞室表示，那些石油基熱固性黏合劑、熱塑性熱熔膠基本很難被回收和去除。但「我們提供的P3HB可以在海水、土壤或垃圾掩埋場等環境中進行自然生物降解。另外，它具有還可以回收、再加工和再利用的特性，還能調整自身的黏著性強度，這些優點擴大了材料應用範圍。」
該論文主要作者科羅拉多州立大學的伊森·奎因（Ethan C. Quinn）博士表示，「我們開發了P3HB膠棒樣品與市售熱熔膠一起測試，看它們在密封紙板箱和鋼板上的性能效果。結果顯示，它比其它的熱熔膠更強，但令我震驚的是它可以承受20磅的重量，比其它熱熔膠只能承受的重量（15磅）還要高。」
目前，科羅拉多州立大學團隊與美國國家再生能源實驗室和其他科學家，正研究不同的方法，讓該款聚合物進入改進的關鍵領域中，以降低該物品總體成本和消除環境影響，使P3HB實現商業化。
