喜报！又一个中国科学家攻破了世界级难题，这个人类自己作的孽，我们忍了好多年，终于要结束了......
The following article is from 超级数学建模 Author 超模君
桩桩件件
人类负有责任
澳洲山火肆虐，非洲蝗灾蔓延，世界病毒横行，现在洪水又如猛兽一般在亚太泛滥......2020年发生的这桩桩件件，已经说不清到底是天灾还是人祸！
人们的注意力被这些来势汹汹的大灾大难吸引，自顾不暇，甚至开始有人宣扬“大自然在清算人类”。自然是否在清算尚未可知，但是一场对人类的反噬却在真实发生。
北极下起了塑料雪，污染浓度达到每升约14000个微塑料颗粒。
南极的土壤不再干净，这个最偏远的陆地上的昆虫身体中竟然发现了塑料。
红色光谱区域即为在南极弹尾虫体内发现的微塑料碎片
青藏高原的湖冰多了杂质，大量冰川中沉淀着无数看不见的微塑料颗粒。
青藏高原北部老虎沟12号冰川雪样中发现的微塑料（PC）
马里亚纳海沟中发现了塑料袋，地球上最深的海沟成了人类最深的垃圾场！
图片拍摄于1998年5月20日，距离海面为10898米，相当于33座埃菲尔铁塔叠加起来的高度
就在前不久，《Science》上刊登一篇文章——《Plastic rain in protected areas of the United States》（美国保护区的塑料雨）。
塑料雨的主要成分是微塑料。2004年，发表于《科学》杂志关于海洋水体与沉积物中塑料碎片的论文首次提出了微塑料的概念。目前，科学界对微塑料的定义通常是指直径小于5mm的塑料碎片和颗粒，被称为“海中的PM2.5.”。
在这篇文章中，研究人员估计每年有超过1000吨的“微塑料”落入美国南部和中西部的保护区。由于塑料不易降解，到2025年，全球环境中的塑料预计累计110亿吨。
屏幕图为美国保护区下的“塑料雨”拍摄图
山火、洪水、蝗灾、病毒，它们的出现或许还可能与人类无关，而塑料，它是由人类一手制造出来。
因为塑料袋快要窒息的海鸟
把塑料当食物喂的鸟妈妈
被尼龙绳活活勒死的海豹
现在，把塑料掩埋在地下会降低土壤的蓄水能力，焚烧之后又会产生迄今为止毒性最大的一类物质二恶英。塑料丢在海洋里会严重危害海洋生物的健康，即使塑料变得“看不见了”，它也会藏在水里，渗入土壤，被动植物吸收之后，进入人类的身体。
可人类的身体也无法分解塑料，被排出人体的塑料又会再次进入生物链、食物链.......周而复始。
我们不会知道，此刻进入我们身体的微塑料曾去过哪些地方，又夺去了多少生命。
如果塑料一直这样不易降解，那么总有一天，它们会像石头，甚至超过石头，占领大地，堆出高峰，遮云蔽日。
鸟可以栖息在石头上，也可以站在垃圾上，人能吗？
可石头能用来盖房子，塑料垃圾能吗？即使能，又有多少人愿意住呢？
研究出可以替代塑料的材料，绝不是仅仅为了所谓的“经济”，更是为了我们人类自己，为了子孙后代，必须快一点，再快一点！
其实，科学家们早就为此做了很多努力。
2014年，伦敦工业设计的学生研究出可食用“水球”，用以替代塑料瓶。
2015年，北京航空航天大学杨军教授等人发现黄粉虫的幼虫可以降解塑料。
2016年，印度的一名24岁的小伙发明了可食用“塑料袋”。
2016年，日本科学家证明利用细菌可以分解塑料。
2017年，西班牙一位生物学家发现蜡虫的幼虫身体中含有可以分解塑料的“酶”。
2018年，智利科学家发明了一款可以喝的“塑料袋”。
然而，几年过去了，“可食用”掀起的浪花已经一点点归于平静，生物分解带来的惊喜也再没有后续。
几天前，中国科学技术大学俞书宏院士团队宣布研制出了一种“可降解仿生透明薄膜”，这个消息一出来，又让人看到了塑料可以被替代的希望。
塑料，作为一类“物美价廉”材料，除了不易降解造成环境污染外，它几乎无可挑剔。这也是这么多年来，它被骂的如此惨，却仍旧遍布我们生活的原因。
因此，想要替代塑料，新材料除了易降解外，还要具备实用性和大规模生产的可能。
根据俞书宏院士团队发表在《Cell》上的论文《Ultra-Strong, Ultra-Tough, Transparent, and Sustainable Nanocomposite Films for Plastic Substitute》（《用于塑料替代品的超强、超韧、透明和可持续的纳米复合膜》可知，这个新材料是基于微生物发酵过程研制而成。
通俗易懂的说法就是：
在A容器内养一种能产生大量纤维素的细菌，让它生长一段时间后，再把纳米粘土和营养液混合，通过气溶胶喷洒在细菌表面。再让它生长一段时间，把上面那层“喷洒物”揭下来，清洗过后，热压成型，得到D图类似珍珠母的“砖块纤维结构”。
气溶胶：由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系。液体气溶胶通常为雾，固体气溶胶通常称为“雾烟”。气溶胶的消除：主要靠大气的降水、小粒子间的碰并、凝聚、聚合和沉降过程。
压制类似于这样
复合材料外观及水凝胶和成型后的微纳构
相较于传统的塑料薄膜能够使光线轻松透过，散射却很困难。这款新薄膜具有非常好的光管理特性，它不仅高透明，而且能高效的散射透过的光线，进而实现理想的匀光效果。
这种高透明高雾度薄膜得益于致密的仿贝壳“砖-纤维”结构，通过薄膜内部孔隙的填充保证透光效果，通过纳米片-纤维素的界面散射保证光学雾度，从而可以在370-780 nm的可见光谱波长范围内同时实现超过73％的高透明度和超过80％的高光学雾度。
对于光电器件来说，这种结合了高透明度和高光学雾度的光学特性可以有效提高透过光的比例，延长光的传输路径，从而显著提升光捕获效率。
该薄膜与多种传统塑料强度、模量、最高服役温度和热膨胀系数的Ashby图。
该仿生薄膜还具有优异的热稳定性，热膨胀系数低至 3 ppm K-1，即温度每改变100°C，尺寸变化仅为万分之三，是商用塑料薄膜的几十分之一。
相对于在高温下极易软化变形的塑料薄膜，该薄膜在250℃下仍能保持结构和性能稳定，因此在极端环境下具备比塑料薄膜更为优异的服役性能。
在展开和弯折的情况下,没有明显损伤，该薄膜上的电路都可以保持畅通，使LED灯亮。
把这种“薄膜”放在土壤里和PET材料做降解实验对比。
常见的PET塑料瓶
两个月后，俞书宏院士团队研制出来的“薄膜”的力学性能、使用温度、热膨胀系数都有较大优势，而且明显具有良好的可降解性。
换句话说，“薄膜”比塑料材料性能更好，而且能够降解！
更重要的是，气溶胶辅助的制备工艺已经被证明具有大规模化生产的潜力。
从目前的试验结果来看，这个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”不再加剧。假以时日，人类一定能够把地球上现有的塑料垃圾给彻底处理掉。
但愿到时，风暴过后，海滩再也不会出现密密麻麻的塑料垃圾。
风暴后的“美丽”巴厘岛
海洋生物不再把塑料当食物，我们再也不用去想象它们如何呼吸、消化，不用去想它们遭受了多大的痛苦。
一头搁浅在泰国海滩的鲸鱼体内有80多个塑料袋，重达8公斤！
人类的双手在为了口腹之欲外，也能够少沾一点罪恶。
（中国科学院俞书宏）
俞书宏，1967年8月出生于安徽庐江，材料科学家，中国科技大学化学与材料科学学院教授、副院长 ，合肥微尺度物质科学国家实验室纳米材料与化学研究部执行主任 。
1988年俞书宏获得合肥工业大学无机专业学士学位;1991年获得上海化学工业研究院硕士学位;
1998年获得中国科学技术大学化学系无机化学专业博士学位;2002年入选中国科学院引进海外杰出人才;
2003年获得国家杰出青年科学基金资助;2006年获聘教育部"长江学者奖励计划"特聘教授;
2010年担任国家重大科学研究计划首席科学家。2013年当选英国皇家化学会会士。
2019年11月22日，当选中国科学院院士。
俞书宏的研究方向包括:仿生高性能纳米复合结构材料、自组装及应用;聚合物控制晶化与模拟生物矿化;多功能纳米材料的模板诱导合成和组装技术;新型无机-有机杂化材料的制备、性能与组装体功能;面向能源、环境领域应用的新型碳材料的制备和能量存储;纳米材料的光、电、磁性能调控和纳米催化效应等 。
2020年5月，获得第二届全国创新争先奖。
推荐阅读
【热点】
【热点】
【科普】