热塑性塑料依靠加热软化成形，热固性塑料则一旦固化便难以重塑；二者都面临能耗、回收和废弃物累积问题。若能用安全、低能耗的刺激反复编程形状，就可能延长材料寿命并减少一次性加工。本文以纤维素肉桂酸酯为“水塑性”聚合物，通过溶剂浇铸获得透明薄膜，并利用水分子对链间作用和运动能力的可逆调节，在室温下完成二维/三维形状设定。材料在干燥后恢复高模量并长期保持形状，可反复从螺旋、圆环、支架和块体之间转换，把水从环境敏感因素转化为绿色加工工具。
1. 水替代热成为塑形开关。吸水削弱链间作用并提高链段迁移，湿态薄膜可快速折叠、卷曲和成形；干燥后作用恢复，既定二维或三维结构被固定。
2. 透明生物塑料兼具92.4 MPa强度和2.6 GPa模量。其力学性能超过多种常见塑料，且经过15次水塑形循环后强度、模量、断裂伸长和断裂能保持稳定。
3. 同一件材料可随机反复重编程。多种形状之间能够任意转换并稳定超过16个月，湿度测试进一步证明高相对湿度显著降低储能模量、提高阻尼，是水塑性的主导机制。
图1. 纤维素肉桂酸酯的合成、透明薄膜浇铸和致密截面展示了水塑性材料的制备基础
图2. 浸水—成形—干燥流程可将同一薄膜在螺旋、圆环、支架和块体等形状间可逆随机转换
图3. 拉伸结果显示材料具有92.4 MPa强度和2.6 GPa模量，并在15次重塑后保持稳定力学性能
图4. 吸湿、湿度扫描、蠕变和动态力学结果证明水团簇通过降低模量、提高阻尼开启链段可动性
3.研究结论
研究利用纤维素肉桂酸酯建立了以水调节塑性的“水设定”加工方法。透明薄膜在吸水后链段活动增强，可在室温下方便地编程为多种二维或三维形状；干燥后链间作用恢复，形状能够稳定保持超过16个月。材料的拉伸强度为92.4 MPa、杨氏模量为2.6 GPa，超过许多常见塑料，且连续15次形状重编程后力学性能基本不变。吸湿和动态力学分析表明，相对湿度是主导水塑化的因素，高湿条件显著降低储能模量并提高阻尼。该工作说明，以水作为可逆、低能耗加工介质能够兼顾生物基塑料的力学性能、重复使用与形状自由度。
Jiaxiu Wang, Lukas Emmerich, Jianfeng Wu, Philipp Vana, Kai Zhang*. Hydroplastic Polymers as Eco-Friendly Hydrosetting Plastics. Nature Sustainability, 4, 877–883 (2021).