原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr7175
灵魂1问：为什么做这个事？
商业粘结剂大多是石油基热固性网络或非生物可降解的热塑性热熔胶，这导致了粘结剂在使用寿命结束后难以处理，加剧了塑料废物危机，且市场上几乎所有粘结剂都是石油衍生的非生物可降解产品，对环境造成了负担。
灵魂2问：前人是如何做的？
近年来，研究人员致力于开发更可持续的粘结剂替代品。例如，用环氧大豆油、苹果酸和单宁酸开发的生物基粘结剂，在砂blast基底上的粘结强度可与工业产品媲美；还有基于木质素和多糖的粘结剂，部分产品可能生物可降解，但其粘结强度易受湿度、金属盐添加和化学改性等外部因素影响。生物可降解的聚酯基粘结剂在各种基底上的粘结强度有限，即使优化了（共）聚合物组成和添加剂。
未解决的本质问题是，大多数前人开发的可持续粘结剂在粘结性能上无法与传统商业粘结剂相媲美，且在环境适应性、可加工性和可回收性等方面存在不足，难以完全替代现有的石油基非生物可降解粘结剂。
灵魂3问：创新思路
本文创新性地研究了聚（3-羟基丁酸酯）（P3HB）这种生物可再生且可生物降解的材料的立体微观结构与粘结性能之间的关系。通过化学催化手段调控P3HB的立体微观结构，发现富含间规立构的P3HB（sr-P3HB）展现出高粘结强度，优于常见商业粘结剂，而其他立构类型的P3HB则无明显粘结性。sr-P3HB的立体微观结构赋予了其理想的热机械和粘弹性性能，使其能与多种基底（如铝、钢、玻璃和木材）实现强粘结，且其性能不受分子质量和再加工或重复使用的影响。
灵魂4问：新思路的难点
难点在于精确调控P3HB的立体微观结构以获得理想的粘结性能。因为P3HB的立体微观结构对其热机械性能、链构型和构象等有显著影响，而这些因素又直接决定了其粘结性能。要实现对P3HB立体微观结构的精准调控，需要深入理解单体与催化剂分子之间的分子对称性和立体匹配关系，并且要能够合成出具有特定立体微观结构的P3HB材料，这在合成技术和表征手段上都具有较高要求。
灵魂4问：新思路的难点
难点在于精确调控P3HB的立体微观结构以获得理想的粘结性能。因为P3HB的立体微观结构对其热机械性能、链构型和构象等有显著影响，而这些因素又直接决定了其粘结性能。要实现对P3HB立体微观结构的精准调控，需要深入理解单体与催化剂分子之间的分子对称性和立体匹配关系，并且要能够合成出具有特定立体微观结构的P3HB材料，这在合成技术和表征手段上都具有较高要求。
灵魂5问：如何应对新难点
作者通过催化立体选择性开环聚合（ROP）技术，利用生物衍生的八元racemic和meso-二甲基二醇内酯（rac-和meso-8DLMe）作为单体，合成了涵盖所有可能立构规整性的P3HB立体微观结构库。通过精确控制聚合反应条件和选择合适的催化剂，实现了对P3HB立体微观结构的精准设计和合成。实验结果表明，sr-P3HB在铝、钢等多种基底上展现出优异的粘结强度，且其粘结性能不受分子质量和再加工的影响，具有良好的环境稳定性和可回收性。此外，通过技术经济分析和生命周期评估，还评估了P3HB粘结剂的经济和环境潜力，为其实际应用提供了理论依据。
图 调研了具有代表性的商业粘合剂和 P3HB 立体微结构
图 具有多种立体微结构的 P3HB 的表征
图 P3HB胶粘剂粘合强度评估
图 P3HB胶粘剂的TEA、LCA及应用演示