自今年五月份以来,中英文媒体热传麻省理工的华人博士后朱嘉迪领衔的团队,在芯片微型化领域取得突破性的进展,直接在八吋硅基晶元上沉积仅有三个原子厚度、可供生长纳米级晶体管的二硫化钼化合物,有望打破晶体管微型化升级换代的摩尔定律,是为科学技术革命的最新创举。
其实,华裔学者在美国科学技术的各个领域中,无时无刻不在创造令人瞩目的成就。最近,科学期刊、科普网站和电视节目纷纷报道一种塑料回收利用的创新方法,就是华裔科学家的贡献,领衔者是弗吉尼亚理工大学化学系副教授刘国梁(Guoliang ‘Greg’ Liu)。
这种新方法可以将人们最常用的塑料制品,例如各种塑料瓶等,用相对简单的方法将其转化为制作肥皂等日常用品的新方法,引起了科学界、环境保护等领域专家们的重视,经过媒体的广泛报道,成为关心时政和环境的民众关注的话题。
塑料的发明曾经是化工行业的一项革命性成就,但是自然界惩罚人类时从来不曾手软:长期大量地使用几乎无法降解的塑料,成为今天环境污染的一大祸害。除了填埋之外,科学家和工程师们多年来试图对回收的塑料加以利用,但是迄今没有找到一个既高效又经济的方法。

刘国梁教授为此倾注了许多时间和精力。在一个冬天的夜晚,他在壁炉旁享受炉火的温暖,看着烟雾从火中升起,想到烟雾是由木材不完全燃烧过程中产生的微小颗粒组成的。如果燃烧的是废弃的聚乙烯塑料,会不会因为不完全燃烧也产生“烟雾”呢? 如果捕捉到这种烟雾,它的成分会是什么呢?
木柴主要是由纤维素等聚合物制成,燃烧时这些聚合物首先分解成短链,然后分解成气态分子,最后完全氧化成二氧化碳。刘国梁想到, 如果同样加热分解聚乙烯,但在它们完全分解成小气体分子之前停止该过程,是否可以获得短链聚乙烯状分子,即日用肥皂的主要成分呢?
为此刘国梁与他的两位研究生建造了一个小型烤箱式反应器,将聚乙烯在其中加热。在底部,温度高到可以分解聚乙烯化学链,而在顶部,烘箱设计温度低到以阻止进一步的分解,得到一种类似于蜡状的“短链聚乙烯”,证实了刘国梁的预测。在添加了包括皂化在内的更多步骤后,该团队首创用塑料制成肥皂的工艺过程。
刘国梁团队的工作不但对废弃的聚乙烯塑料有效,也完全适用于废弃聚丙烯塑料,也就是说,当今世界上最主要的两大类塑料废物的回收利用,可望在不久的将来有一个近乎理想的解决方案。正因为如此,不但弗吉尼亚理工大学公布了这一成果,许多媒体也争相报道,美国国家科学院院刊(PNAS),也在今年8月15日以《聚苯乙烯废物级联降解和升级回收为高价值化学品》(Cascade degradation and upcycling of polystyrene waste to high-value chemicals)为题,刊载了塑料回收领域这一里程碑式的研究成果。
附录:刘国梁副教授简历
2001-2005:浙江大学化学工程系双学士学位
2005-2011:美国威斯康星州立大学麦迪逊分校化学工程博士
2011-2014:美国西北大学博士后研究(读博及博士后期间,曾在瑞士和日本的研究机构和企业从事共聚物结构和纳米光刻等方面的研究)
2014-2023:美国弗吉尼亚理工大学化学与纳米科学助理教授、副教授