UD教授Thomas H. Epps, III，怀疑lignin可以用来制造与基于石油的胶粘剂具有相似强度、韧性和耐刮伤性的胶粘剂。这些来自小角度x射线散射实验的图像显示了由Epps(左)制造的聚合物与商业聚合物的对比。

无论你是包裹礼物还是包扎伤口，你都要依靠粘合剂来完成工作。

这些粘性物质通常是由石油衍生材料制成的，但如果有一种更可持续的方法来制造它们呢?现在，特拉华大学(University of Delaware)的一组工程师开发了一种新工艺，用一种叫做木质素的树木和植物的主要成分制作胶带。木质素是纸张制造商通常丢弃的一种物质。更重要的是，他们的发明和至少两种商用产品一样出色。

研究人员最近在《ACS Central Science》杂志上描述了他们的研究结果，他们正在研究更多的方法，将废弃的木头和植物改造成供消费者使用的“设计材料”。

粘性的科学

木质素是一种可再生资源，是树木中的一种物质，可以帮助它们变得强壮。但你不需要砍树就能得到它，因为周围有很多树。当纸浆和纸浆制造商加工木材时，木质素被丢弃，通常被丢弃到垃圾填埋场或焚烧以取暖。一些公司甚至愿意免费送一辆装满垃圾的垃圾车，因为这比在垃圾填埋场处理垃圾要便宜。木素是一种廉价、丰富、可持续的材料，它为一些科学上先进的更新换代提供了绝佳的机会。

木质素也是一种天然高分子材料，由非常大的分子组成，由称为单体的小亚基组成。木质素与石油衍生聚合物的结构和材料特性有一些相似之处，如聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。从包装材料到杯子，这些聚合物通常用于粘合剂和其他消费品。

的想法,我们一直都是:我们把木质素可以有用的产品,在这种情况下,有用的聚合物呢?”托马斯h .艾普,说三世,托马斯和Kipp Gutshall化学和生物分子工程学教授,特拉华大学,材料科学与工程教授和相应的新论文的作者。Epps特别怀疑，木质素可以用来制造与石油类胶粘剂具有相似强度、韧性和抗划痕性的胶粘剂。

布基胶带，黄色多功能纸带。

在木素转化为产品之前，它被美国能源部资助建立的多机构研究中心——能源创新催化中心(CCEI)的研究人员进行了分解。

CCEI和特拉华能源研究所所长Dionisios Vlachos是催化过程的国际专家，加速化学反应的过程。近十年来，Vlachos和他的团队已经完善了将一些木材成分，纤维素和半纤维素分解成有用的产品的方法。他们的目标是生产对环境更好、性能无与伦比的可再生产品。然而，与其他木材成分相比，木质素却面临更大的挑战。

“木质素非常坚硬，是生物量中最难分解的固体部分，”Vlachos说。“开发一种催化剂和一个真正能裂解这些分子的过程是困难的。”

Vlachos和他的同事利用一种商业上可用的催化剂材料，开发了一种温和的低温过程，将木质素分解成小的分子碎片，这个过程被称为解聚。

在木素转化为产品之前，它被美国能源部资助建立的多机构研究中心——能源创新催化中心(CCEI)的研究人员进行了分解。

然后，Epps利用这些材料合成新材料，调整其性能，用于压敏胶粘剂，即接触后粘附的材料。

“我们从一种生物聚合物开始，最后得到另一种聚合物，”Vlachos说。

埃普斯说:“我们可以使用同样的分离、提纯、聚合和表征方法来制造这些材料，就像我们可以用它们来制造目前商用的、基于石油的类似物一样。”“但我们可以得到更好的属性，我们可以使用更环保的资源。”

研究人员通过机械测试来确定粘结力和粘性，发现他们的胶带与fisher品牌的贴标签胶带和苏格兰魔胶带的表现相当。

埃普斯说:“我们希望它能具有竞争力，因为我们知道，如果我们能形成明确定义的聚合物，我们就能使它们具有类似的性能。”“我们发现了一些令人惊讶和有趣的事情，我们的材料提供了类似的性能透明胶带和fisher品牌胶带没有任何额外配方或其他添加剂，通常用于商业材料，以改善他们的性能。”

许多胶带都添加了增粘剂，这种物质可以增加粘结力，但也会降低材料的使用寿命。

从实验室到你家

研究小组利用杨木的木质素，但他们计划探索其他木材和其他高木质素含量的植物的潜力，如柳枝稷。

“假如我们换一棵桦树、橡树或松树，我们能做同样的设计材料吗?但性能略有不同。”也许这些材料可以被反向设计成具有不同程度的粘性，从而产生从管道胶带、电子胶带、油漆工胶带、绷带到便签等等的产品。

“如果我需要一些有点俗气的东西，我可能会用一棵稍微不同的树来做，”埃普斯说。“如果我想要少些俗气、少些残留物的东西，我可以用另外一棵树。”有很多机会利用生物多样性来优化最终产品。

这些应用还可以扩展到磁带之外，包括橡皮筋、o形圈、垫圈和密封圈，甚至汽车轮胎。

该团队还致力于进一步开发他们的流程，以便他们能够分解更多的木质素并优化其过程。他们计划做更多的测试来表征他们新材料的特性。

Vlachos在这里看到了巨大的经济潜力。

他说:“这可能会振兴造纸业，因为有一天，公司可能会把木质素卖给胶粘剂制造商。”“或者，他们可以在现场进行第一轮加工，然后将分子卖给其他公司。”

研究小组已就这项工作申请了临时专利。

最好的合作

本研究证明了UD工程师之间的协作能力。

Epps说:“它包括从催化剂设计到流线型分离到高性能材料的合成和表征。”“它涵盖了化学工程师的全部工作内容。”