樁樁件件
人類(lèi)負(fù)有責(zé)任
澳洲山火肆虐，非洲蝗災(zāi)蔓延，世界病毒橫行，現(xiàn)在洪水又如猛獸一般在亞太泛濫......2020年發(fā)生的這樁樁件件，已經(jīng)說(shuō)不清到底是天災(zāi)還是人禍！
人們的注意力被這些來(lái)勢(shì)洶洶的大災(zāi)大難吸引，自顧不暇，甚至開(kāi)始有人宣揚(yáng)“大自然在清算人類(lèi)”。自然是否在清算尚未可知，但是一場(chǎng)對(duì)人類(lèi)的反噬卻在真實(shí)發(fā)生。
北極下起了塑料雪，污染濃度達(dá)到每升約14000個(gè)微塑料顆粒。
南極的土壤不再干凈，這個(gè)最偏遠(yuǎn)的陸地上的昆蟲(chóng)身體中竟然發(fā)現(xiàn)了塑料。
紅色光譜區(qū)域即為在南極彈尾蟲(chóng)體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的微塑料碎片
青藏高原的湖冰多了雜質(zhì)，大量冰川中沉淀著無(wú)數(shù)看不見(jiàn)的微塑料顆粒。
青藏高原北部老虎溝12號(hào)冰川雪樣中發(fā)現(xiàn)的微塑料（PC）
馬里亞納海溝中發(fā)現(xiàn)了塑料袋，地球上最深的海溝成了人類(lèi)最深的垃圾場(chǎng)！
圖片拍攝于1998年5月20日，距離海面為10898米，相當(dāng)于33座埃菲爾鐵塔疊加起來(lái)的高度
就在前不久，《Science》上刊登一篇文章——《Plastic rain in protected areas of the United States》（美國(guó)保護(hù)區(qū)的塑料雨）。
塑料雨的主要成分是微塑料。2004年，發(fā)表于《科學(xué)》雜志關(guān)于海洋水體與沉積物中塑料碎片的論文首次提出了微塑料的概念。目前，科學(xué)界對(duì)微塑料的定義通常是指直徑小于5mm的塑料碎片和顆粒，被稱為“海中的PM2.5.”。
在這篇文章中，研究人員估計(jì)每年有超過(guò)1000噸的“微塑料”落入美國(guó)南部和中西部的保護(hù)區(qū)。由于塑料不易降解，到2025年，全球環(huán)境中的塑料預(yù)計(jì)累計(jì)110億噸。
屏幕圖為美國(guó)保護(hù)區(qū)下的“塑料雨”拍攝圖
山火、洪水、蝗災(zāi)、病毒，它們的出現(xiàn)或許還可能與人類(lèi)無(wú)關(guān)，而塑料，它是由人類(lèi)一手制造出來(lái)。
因?yàn)樗芰洗煲舷⒌暮ｘB(niǎo)
把塑料當(dāng)食物喂的鳥(niǎo)媽媽
被尼龍繩活活勒死的海豹
現(xiàn)在，把塑料掩埋在地下會(huì)降低土壤的蓄水能力，焚燒之后又會(huì)產(chǎn)生迄今為止毒性最大的一類(lèi)物質(zhì)二惡英。塑料丟在海洋里會(huì)嚴(yán)重危害海洋生物的健康，即使塑料變得“看不見(jiàn)了”，它也會(huì)藏在水里，滲入土壤，被動(dòng)植物吸收之后，進(jìn)入人類(lèi)的身體。
可人類(lèi)的身體也無(wú)法分解塑料，被排出人體的塑料又會(huì)再次進(jìn)入生物鏈、食物鏈.......周而復(fù)始。
我們不會(huì)知道，此刻進(jìn)入我們身體的微塑料曾去過(guò)哪些地方，又奪去了多少生命。
如果塑料一直這樣不易降解，那么總有一天，它們會(huì)像石頭，甚至超過(guò)石頭，占領(lǐng)大地，堆出高峰，遮云蔽日。
鳥(niǎo)可以棲息在石頭上，也可以站在垃圾上，人能嗎？
可石頭能用來(lái)蓋房子，塑料垃圾能嗎？即使能，又有多少人愿意住呢？
研究出可以替代塑料的材料，絕不是僅僅為了所謂的“經(jīng)濟(jì)”，更是為了我們?nèi)祟?lèi)自己，為了子孫后代，必須快一點(diǎn)，再快一點(diǎn)！
其實(shí)，科學(xué)家們?cè)缇蜑榇俗隽撕芏嗯Α?/span>
2014年，倫敦工業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生研究出可食用“水球”，用以替代塑料瓶。
2015年，北京航空航天大學(xué)楊軍教授等人發(fā)現(xiàn)黃粉蟲(chóng)的幼蟲(chóng)可以降解塑料。
2016年，印度的一名24歲的小伙發(fā)明了可食用“塑料袋”。
2016年，日本科學(xué)家證明利用細(xì)菌可以分解塑料。
2017年，西班牙一位生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)蠟蟲(chóng)的幼蟲(chóng)身體中含有可以分解塑料的“酶”。
2018年，智利科學(xué)家發(fā)明了一款可以喝的“塑料袋”。
然而，幾年過(guò)去了，“可食用”掀起的浪花已經(jīng)一點(diǎn)點(diǎn)歸于平靜，生物分解帶來(lái)的驚喜也再?zèng)]有后續(xù)。
幾天前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書(shū)宏院士團(tuán)隊(duì)宣布研制出了一種“可降解仿生透明薄膜”，這個(gè)消息一出來(lái)，又讓人看到了塑料可以被替代的希望。
塑料，作為一類(lèi)“物美價(jià)廉”材料，除了不易降解造成環(huán)境污染外，它幾乎無(wú)可挑剔。這也是這么多年來(lái)，它被罵的如此慘，卻仍舊遍布我們生活的原因。
因此，想要替代塑料，新材料除了易降解外，還要具備實(shí)用性和大規(guī)模生產(chǎn)的可能。
根據(jù)俞書(shū)宏院士團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《Cell》上的論文《Ultra-Strong, Ultra-Tough, Transparent, and Sustainable Nanocomposite Films for Plastic Substitute》（《用于塑料替代品的超強(qiáng)、超韌、透明和可持續(xù)的納米復(fù)合膜》可知，這個(gè)新材料是基于微生物發(fā)酵過(guò)程研制而成。
通俗易懂的說(shuō)法就是：
在A容器內(nèi)養(yǎng)一種能產(chǎn)生大量纖維素的細(xì)菌，讓它生長(zhǎng)一段時(shí)間后，再把納米粘土和營(yíng)養(yǎng)液混合，通過(guò)氣溶膠噴灑在細(xì)菌表面。再讓它生長(zhǎng)一段時(shí)間，把上面那層“噴灑物”揭下來(lái)，清洗過(guò)后，熱壓成型，得到D圖類(lèi)似珍珠母的“磚塊纖維結(jié)構(gòu)”。
氣溶膠：由固體或液體小質(zhì)點(diǎn)分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體系。液體氣溶膠通常為霧，固體氣溶膠通常稱為“霧煙”。氣溶膠的消除：主要靠大氣的降水、小粒子間的碰并、凝聚、聚合和沉降過(guò)程。
壓制類(lèi)似于這樣
復(fù)合材料外觀及水凝膠和成型后的微納構(gòu)
相較于傳統(tǒng)的塑料薄膜能夠使光線輕松透過(guò)，散射卻很困難。這款新薄膜具有非常好的光管理特性，它不僅高透明，而且能高效的散射透過(guò)的光線，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)理想的勻光效果。
這種高透明高霧度薄膜得益于致密的仿貝殼“磚-纖維”結(jié)構(gòu)，通過(guò)薄膜內(nèi)部孔隙的填充保證透光效果，通過(guò)納米片-纖維素的界面散射保證光學(xué)霧度，從而可以在370-780 nm的可見(jiàn)光譜波長(zhǎng)范圍內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)超過(guò)73％的高透明度和超過(guò)80％的高光學(xué)霧度。
對(duì)于光電器件來(lái)說(shuō)，這種結(jié)合了高透明度和高光學(xué)霧度的光學(xué)特性可以有效提高透過(guò)光的比例，延長(zhǎng)光的傳輸路徑，從而顯著提升光捕獲效率。
該薄膜與多種傳統(tǒng)塑料強(qiáng)度、模量、最高服役溫度和熱膨脹系數(shù)的Ashby圖。
該仿生薄膜還具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，熱膨脹系數(shù)低至 3 ppm K-1，即溫度每改變100°C，尺寸變化僅為萬(wàn)分之三，是商用塑料薄膜的幾十分之一。
相對(duì)于在高溫下極易軟化變形的塑料薄膜，該薄膜在250℃下仍能保持結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，因此在極端環(huán)境下具備比塑料薄膜更為優(yōu)異的服役性能。
在展開(kāi)和彎折的情況下,沒(méi)有明顯損傷，該薄膜上的電路都可以保持暢通，使LED燈亮。
把這種“薄膜”放在土壤里和PET材料做降解實(shí)驗(yàn)對(duì)比。
常見(jiàn)的PET塑料瓶
兩個(gè)月后，俞書(shū)宏院士團(tuán)隊(duì)研制出來(lái)的“薄膜”的力學(xué)性能、使用溫度、熱膨脹系數(shù)都有較大優(yōu)勢(shì)，而且明顯具有良好的可降解性。
換句話說(shuō)，“薄膜”比塑料材料性能更好，而且能夠降解！
更重要的是，氣溶膠輔助的制備工藝已經(jīng)被證明具有大規(guī)?；a(chǎn)的潛力。
從目前的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，這個(gè)新材料有非常大的希望可以替代塑料！
倘若塑料真的能被替代，而且替代它的材料容易分解，“白色污染”、“微塑料”不再加劇。假以時(shí)日，人類(lèi)一定能夠把地球上現(xiàn)有的塑料垃圾給徹底處理掉。
但愿到時(shí)，風(fēng)暴過(guò)后，海灘再也不會(huì)出現(xiàn)密密麻麻的塑料垃圾。
風(fēng)暴后的“美麗”巴厘島
海洋生物不再把塑料當(dāng)食物，我們?cè)僖膊挥萌ハ胂笏鼈內(nèi)绾魏粑⑾?，不用去想它們?cè)馐芰硕啻蟮耐纯唷?/span>
一頭擱淺在泰國(guó)海灘的鯨魚(yú)體內(nèi)有80多個(gè)塑料袋，重達(dá)8公斤！
人類(lèi)的雙手在為了口腹之欲外，也能夠少沾一點(diǎn)罪惡。
作者簡(jiǎn)介：超模君，數(shù)學(xué)教育與生活自媒體博主，新晉理工科奶爸。出版過(guò)《芥子須彌 · 大科學(xué)家的小故事》；《數(shù)學(xué)之旅·閃耀人類(lèi)的54個(gè)數(shù)學(xué)家》。后續(xù)數(shù)學(xué)文化創(chuàng)意多多，歡迎關(guān)注認(rèn)識(shí)！
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