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伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校从美国能源部获得了1065万美元的拨款。美国能源部提出了一项4亿美元的计划，寻求全美各地的机构在未来四年领导43个能源前沿研究中心，其目标是2050年实现净零排放经济。 伊大Grainger工程学院和贝克曼先进科学技术研究所正在加紧建设热固性聚合物材料再生节能制造能源前沿研究中心（EFRC），以解决热固性塑料制造和报废管理所面临的基本科学挑战。伊大材料科学与工程系主任、贝克曼研究所研究员Nancy Sottos教授将担任这项工作的首席研究员和中心主任。
热固性聚合物和复合材料具有在航空航天、能源和运输行业实现轻质、耐用结构所需的所有化学和机械性能，被应用于从飞机和无人机、风力涡轮机叶片到电动汽车和火车。不过遗憾的是，这些材料是不可持续的，因为初始制造需要巨大的能量输入、长时间的固化来发展所需的结构性能，并且缺乏报废策略。 热固性聚合物材料必须坚固、坚硬，并且具有很长的使用寿命，它的缺点出现在其生命周期的开始和结束时期。据Sottos教授介绍，热固性聚合物材料需要大量的能量和时间在足球场大小的高压灭菌器中进行处理，而且它们尚没有报废的策略。
Sottos教授说：“很多风力涡轮机的额定寿命都是30年，而它们现在已经达到了30年的生命周期，所以要让它们停止使用，基本上就是把这些巨大的复合结构扔到垃圾填埋场。” 与水瓶等其它可回收塑料不同，热固性聚合物材料由于其特定的聚合物结构（永久性网络聚合物），无法被分解和重复利用。但也正是这种坚不可摧的结构才让这些材料能够承受长达30年的使用。
Sottos团队的目标是在一个基础项目中彻底改变热固性聚合物材料的生命周期，试图理解如何在化学层面上设计这些材料，并有效地制造它们，了解它们的网络在多个生命周期中是如何演变的。 为了实现这一目标，研究人员将把3D打印等增材制造与一种名为“正面聚合”的新型节能固化工艺相结合，该工艺制造热固性塑料所需的能量要小得多。团队目标是通过将分子内部的能量发挥作用来制造和升级热固性聚合物。
Grainger工程团队部分的研究将需要与材料化学、模拟和增材制造方面的专家进行大量合作，以找到解构这些聚合物的新策略，并创造一种使永久性网络不再永久的方法。 研究人员将通过在贝克曼研究所即将建成的高通量表征实验室使用机器学习启动研究。该实验室将快速测试大量可能的配方，通过缩小范围从而找到最合适的配方。类似于从你的客厅提取油漆样本，并使用五金店的颜料库来匹配颜色的过程。团队旨在利用机器学习创建一个混合机器人库，可以对不同配方的聚合物进行操作。
这次拨款创建的研究中心是美国能源部在伊大校园的第二个EFRC中心。另一个是由Fox Family物理学教授Peter Abbomonte领导的一项为期四年、投入1260万美元的量子材料相关研究。
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University of Illinois Urbana-Champaign
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伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(Illinois)
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