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95%可回收！中国团队破解生物基材料世纪难题，这种"会自愈"的新材料要火

文章来源：贤集网更新时间：2025-04-15 15:42:56

在过去五年间，生物基材料领域热度飙升，其中生物基聚合物作为生物制造产业的关键节点以及新质生产力的重点新材料之一，吸引了诸如微构工场、蓝晶微生物、海正生材、经海纬象等众多企业布局。除了大众熟知的PLA、PHA、PEF等材料外，生物基vitrimer（类玻璃高分子）这一新兴生物基材料正迅速崛起，成为替代石油塑料的有力竞争者，在全球范围内引发广泛关注。

崭露头角：神奇“类玻璃”的崛起之路

2007年，法国科学家发明了vitrimer，最初它被应用于航空玻璃制造等领域。直至2020年前后，该领域研究论文数量从原本不足10篇迅猛增长至近60篇，引发业界高度关注。生物基vitrimer作为其衍生的新型材料，在材料科学和工业领域中脱颖而出，核心在于它巧妙地解决了“如何让材料既坚固又可多次回收”这一长期难题。

常温下，生物基vitrimer呈现出坚固、耐热的热固性塑料形态，能承受较大外力与高温环境而不发生明显变形或损坏；当温度升高，它又如同热塑性塑料般开始流动，变得易于加工成型。

正如其“类玻璃高分子”的中文译名所体现，高温下它类似玻璃，熔化成液态时分子网络依然保持完整，这意味着每次冷却成型都如同使用原始材料，且依据配方不同，部分生物基vitrimer还具备生物降解或堆肥的特性，极大地减少了化工行业对化石燃料的依赖，从源头上推动了材料领域的可持续发展。

在原料选择上，环氧大豆油成为热门之选，天然桃胶也展现出巨大潜力，以此为原料生产的产品有望取代石油基环氧树脂，开辟材料生产的绿色新路径。

全球角逐与技术突破：生物基 vitrimer 的创新征程

在生物基 vitrimer 的应用与技术探索之路上，欧盟、美国与中国展现出各自的特色与优势，同时，赋澈生物以其卓越的技术创新，在这一领域留下浓墨重彩的一笔。

全球多点发力，应用各有千秋

欧盟资助的 EOLIAN 项目，作为生物基 vitrimer 应用探索的重要行动，规划了 3 - 5 年的研发周期，全力开发生物基含量超 60% 的 vitrimer 材料，目标直指陆上和海上风力涡轮机叶片制造。风力涡轮机长期处于复杂的自然环境中，叶片极易出现小裂缝，而生物基 vitrimer 的自愈特性在此找到了绝佳的应用场景。

通过在叶片中巧妙内置加热系统，技术人员能够在远程轻松实现对小裂缝的修复。这一创新应用，极大地提升了风力涡轮机的维修便利性，以往需要耗费大量人力、物力进行现场检修的难题得到有效缓解。同时，及时修复裂缝避免了损伤的进一步扩大，延长了叶片乃至整个风力涡轮机的使用寿命，从根本上降低了能源浪费，推动了风电行业的高效、可持续发展。

美国华盛顿大学另辟蹊径，聚焦电子行业的绿色转型，探索用 vitrimer 替代电路板玻璃纤维中的树脂，成功研发出 “vPCB”。电子行业在高速发展的同时，面临着严峻的环境挑战，电路板制造过程中的高碳足迹以及致癌物排放问题亟待解决。

“vPCB” 的诞生恰逢其时，它可通过浸入沸点相对较低的有机溶剂实现回收，这一创新回收方式大幅减少了电路板制造过程中的碳排放量，同时降低了致癌物对环境和人体的潜在危害，为电子行业迈向绿色制造提供了切实可行的新方案，有望引领电子材料领域的变革潮流。

中国的赋澈生物在生物基 vitrimer 领域同样成绩斐然。公司成功完成数百万美元天使轮融资，专注于研发生物质 Vitrimer（类玻璃化环氧树脂）。这种材料在性能上与石油基塑料旗鼓相当，却在环保与资源循环利用方面展现出巨大优势，可回收率高达 95%，且回收成本大幅降低。

在室温条件下，将其置于盐酸环境中，便能触发完全解聚反应，分解后的生物质产品可直接作为新原料重新投入塑料生产循环，为长期困扰塑料行业的回收利用难题提供了创新性、高效的解决方案，为中国在生物基材料领域的发展注入强大动力。

技术创新领航，生物制造破局

赋澈生物的创立源自国际合成生物学产业化领域开拓者 Jay Keasling 实验室成员的智慧与抱负。联合创始人兼首席执行官王子龙以及联合创始人、首席技术官 Seokjung Cheong 均为加州伯克利大学 Jay Keasling 实验室博士后，他们在蛋白工程、菌株改造等核心技术领域积累了丰富且深厚的经验。在 Jay Keasling 的悉心科技指导以及凯赛生物前董事兼技术主任 Howard Chou 担任发酵量产顾问的有力支持下，赋澈生物在技术研发的道路上一路高歌猛进。

在材料聚合方式上，传统塑料多采用线性聚合，在机械性能强度等方面存在一定局限。赋澈生物研发的生物质 Vitrimer 创新性地采用 “三维延展聚合”，这一独特结构如同为材料构建了坚固的立体支撑网络，赋予材料更高的机械性能强度，使其能够满足更多复杂、严苛场景的应用需求，极大地拓宽了应用范围，无论是在高强度要求的工业领域，还是对材料性能有特殊要求的新兴行业，都展现出广阔的应用前景。

为实现 Vitrimer 的生物制造，赋澈生物成功研发出聚酮合酶这一复合蛋白酶。这一成果堪称生物制造领域的一项重大突破，聚酮合酶就如同打造了一座高度智能化、自动化的新能源汽车智能制造车间。

在酶催化过程中，其精密而高效的运作机制如同在一条精心设计、高度集成的生产线上，源源不断地产出高纯度环内酯。在菌株选择上，赋澈生物选用大肠杆菌、酵母菌等模式菌株，这些菌株具有生长迅速、易于培养等优点。

制造 Vitrimer 的化合物分子会自然分泌到细胞外，在中低浓度时便会过饱和结晶析出，更为关键的是，其发酵环境呈中性，整个生产过程无需复杂地改变发酵环境酸碱度，也无需进行破壁提取产物等繁琐且成本高昂的操作，极大地简化了生产流程，节省了纯化成本，为生物基 vitrimer 的大规模、低成本生产奠定了坚实基础。

前景展望：商业化征程开启

塑料回收与循环利用一直是全球关注的焦点问题，无论是石油基塑料还是生物基塑料，在生产过程中均耗费大量原料资源。尤其生物基塑料生产多依赖葡萄糖、棕榈油等粮食转化而来的碳源，从人体健康、粮食安全以及能源安全等多维度考量，实现高效、低成本、大规模的塑料回收利用迫在眉睫。

赋澈生物研发的生物质Vitrimer不仅具备高回收率，还在性能调控上取得突破。在加州伯克利大学AI平台支持下，能够自由微调分子结构并精准预测材料性能，实现塑料溶解温度等特性的定向调控。目前，赋澈生物已积极投身商业化应用探索，与包装、汽车、打印、家居等行业头部品牌展开合作，尝试供应高性能、高回收率的再生塑料制品。

在汽车制造领域，针对塑料与金属混合零部件回收难的问题，应用这种高性能可循环塑料，只需将零部件置于盐酸环境，塑料快速溶解，即可轻松分离出金属，大幅降低回收成本。在打印机墨盒回收方面，大型打印机品牌每年需回收上亿个墨盒，传统机械处理方式塑料再利用率低，而新型可回收塑料在性能和成本可控的前提下，有望成为理想替代品。

生物基vitrimer作为一种极具潜力的新材料，在解决材料可持续性、推动各行业绿色转型等方面展现出巨大优势。随着全球科研人员与企业不断深入探索和创新，生物基vitrimer必将在未来材料市场中占据重要地位，引领材料科学迈向更加绿色、高效的新时代，为人类社会的可持续发展注入强大动力。

原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_572743.html
来源：贤集网
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