人們的生活離不開塑料。但迄今為止，工業(yè)上還是先開發(fā)出一種塑料，然后才去發(fā)現(xiàn)它的用途，或試驗幾百種不同的“配置”看看哪種管用，既費時又費錢。據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)9月30日（北京時間）報道，最近，英國利茲大學和杜倫大學解決了這一難題，他們開發(fā)出一種計算機模型，能在化學水平預(yù)測各種高分子成型時的形狀，讓人們能夠按需生產(chǎn)具有特殊用途的塑料產(chǎn)品，這一成果將徹底改變開發(fā)新型塑料的方式。研究論文發(fā)表在9月29日出版的《科學》雜志上。
新研究屬于微觀高分子加工項目的一部分，這一項目是學術(shù)界和工業(yè)界專家之間的一項長達10年的合作，旨在研究如何更好地制造巨型“高分子”。塑料的基本成分就是一些長長的、互相糾纏的高分子，它們的屬性是在生產(chǎn)、融化、流動和成型過程中決定的。
研究人員將兩部分計算機編碼結(jié)合在一起，開發(fā)出了一套數(shù)學模型。第一部分能預(yù)測聚合物在它們線繩一樣的分子之間是怎樣流動的，第二部分能在化學水平預(yù)測制造出來的分子會變成什么形狀。他們用該模型實驗合成了一種“完美聚合物”，同時也對模型進行了檢驗和改進。
領(lǐng)導(dǎo)該研究的利茲大學數(shù)學學院博士丹尼爾·里德說，這一突破將給專家?guī)硪槐靖呒夹g(shù)“菜譜”，讓他們能按照自己的心意，生產(chǎn)調(diào)配出特殊性質(zhì)和用途的完美塑料，并提高人們對塑料的回收利用能力。這對工業(yè)和環(huán)境都有巨大的利益。
另一位研究領(lǐng)導(dǎo)人、利茲大學前任教授湯姆·麥克利什說：“經(jīng)過多年的試驗，在各種化學方法中僅有少數(shù)能帶來有用的產(chǎn)品。新研究為工業(yè)制造提供了一個工具包，能更快、更有效地帶來新型材料以滿足市場需求。開發(fā)新塑料過程中的"試驗與失敗"階段現(xiàn)在已經(jīng)被超越了。只要在計算機編碼中改變兩三個數(shù)字，我們就能調(diào)整所有預(yù)測，生成一種新的生物高分子材料。”
參與相關(guān)項目的工業(yè)界代表伊恩·羅賓遜博士說：“這種方法讓人們所看到的，就好比解開了塑料的DNA（脫氧核糖核酸）密碼。”
編輯圈點
美國物理學家的這項發(fā)明，表面上是實現(xiàn)了計算機科學與物理學的又一次成功對接，實際上更是一次設(shè)計方法學意義上的突破。換句話說，讓塑料工業(yè)從百里挑一、摸彩票般篩選出所需品種的反向設(shè)計，轉(zhuǎn)變?yōu)橛扇藗冏陨硇枨笏鲗?dǎo)的正向研發(fā)。這樣不僅節(jié)約了人力、資金等資源的投入，也保證了成果良品率的可控。盡管這在許多行業(yè)中已經(jīng)不是什么新鮮事物，但是在塑料工業(yè)等前沿領(lǐng)域，還是非常值得贊嘆的。