塑料长期以来一直是现代制造业的支柱，但它们对环境的影响增加了对环保替代品的需求。华威大学的研究人员在寻找传统塑料的可持续替代品方面取得了重大进展。

为了应对日益增长的环境问题、循环经济的发展以及消费者偏好的变化，研究小组发现，某些小有机分子混合物(通过混合结晶成分而产生的材料)会形成有趣的玻璃和粘稠液体。这些所谓的有机共晶材料有望成为各种产品中聚合物的替代品。

该团队成功开发了一系列疏水性共晶分子液体和玻璃，每一种都是通过结合不同的晶体成分精心制作而成的。利用差示扫描量热法 (DSC) 和紫外可见光谱法等先进技术，精确测定了共晶成分。使用经过训练的偏最小二乘回归模型对分析进行了改进，确保准确识别最佳材料混合物。

创造可持续塑料替代品的一个关键挑战是确保长期稳定性。华威团队通过对无定形材料进行长达 14 个月的长时间测试解决了这个问题，使用粉末 X 射线衍射 (PXRD) 来确认其抗结晶性。这种耐久性对于确保产品在整个保质期内保持完整性至关重要。

除了稳定性之外，研究人员还通过检查这些材料的流变性能来研究其可加工性。他们发现所有液体都表现出较低的脆性指数，使其适用于各种制造工艺，包括吹玻璃、拉纤、成膜和成型。

重要的是，研究团队证明，通过混合不同的共晶系统或加入增塑剂，这些材料的特性可以根据特定的应用进行定制。

这项研究的首席研究员、教授 Stefan Bon 博士的研究成果现已发表在《化学科学》杂志上，他表示：“最初的计划是为配方行业开发一种非塑料概念材料。

“Joshua Ryan 博士是我团队 BonLab 的一位才华横溢的前博士研究员，他对混合能够相互发生各种非共价相互作用的疏水小有机分子进行了系统研究。这些疏水共晶系统具有如此卓越的物理特性超出了我们最初的预期。

“我们邀请了我们的同事 Gabriele Sosso 教授，通过计算机模拟研究这些共晶混合物在分子水平上的相互作用。这些小分子有机共晶系统为进一步开发可在各种应用中取代传统聚合物的高性能材料提供了机会。

“从某种程度上来说，它们可以被看作是动态可逆大分子共价材料的非共价类似物，称为玻璃体。”

为了展示这些材料的实际潜力，研究人员使用由 4-羟基查尔酮和联苯苄唑组成的共晶系统作为基质进行了一项控释研究。这项研究作为概念验证，凸显了共晶材料在药物输送等应用中的多功能性。

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