環保塑膠新突破：具靈活電子特性無氟材料可取代有害塑膠

來自美國凱斯西儲大學的研究人員開發出一種環保且不含氟的塑膠，該材料可應用於可穿戴電子產品、感應器和其他電氣裝置。這種材料被稱為「鐵電高分子」，它的特點是避免使用氟化物——這些氟化化學物質被視為「永恆化學物質」，由於與它們製成的化合物難以分解，對環境造成了長期負擔。

這項研究的帶頭人、凱斯西儲大學高分子科學與工程教授朱磊（暫譯，英文名Lei Zhu）表示，「這種材料在產生電性方面是全新的，與現有的鐵電材料不同，它不需要結晶來鎖定給予其電性質的極性。」該研究的成果已於《科學》期刊發表，並申請了專利。

電子高分子與環保特性

高分子是由長鏈小分子單位構成的大分子，可以是人造的，例如塑膠，或是自然界的，如人類的頭髮或DNA。透過改變高分子的結構和長度，可以調節其強度、柔韌性、耐熱性以及回收能力。

鐵電性是指某些材料具有「自發極化」的特性，這種極化可以透過施加電場來反轉，類似開關的功能。鐵電材料有助於開發更小、更高效的電子裝置，減少對傳統能源的依賴。

靈活的開關與應用潛力

朱教授及其研究團隊所開發的新材料不僅具有靈活性，還擁有可調節的電子性質，這意味著它可以像開關一樣進行開關操作。該材料在紅外線檢測器和可穿戴電子產品中的應用前景廣闊，因為這些材料需要具備柔軟、可塑和彈性的特性，才能與人體兼容。與此不同，傳統的陶瓷鐵電材料通常較為僵硬且易碎。

目前主流的鐵電高分子材料——聚偏二氟乙烯（PVDF），在環境中不會自然降解，因此被視為「永恆化學物質」。而這種新材料則完全不含氟。

此外，鐵電高分子還可以應用於超聲診斷工具中的感應器，因為它們在聲學上與生物組織相容。這些材料也具有潛力應用於增強現實（AR）和虛擬現實（VR）眼鏡中。

朱教授表示：「我們目前仍在開發小規模的合成並調查這些材料的特性，但我們對這些材料在取代環境有害塑膠方面的潛力感到興奮。」

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首圖來源：Science　(CC BY 4.0) 

圖片來源：Science 　(CC BY 4.0) 

參考論文：
1、Fluorine-free strongly dipolar polymers exhibit tunable ferroelectricityScience

延伸閱讀：
1、研究發現「氟化物」恐影響兒童智商，引發安全性爭議