美國佐治亞理工學院的研究人員開發出一種來自蟹殼和樹木纖維的材料，這種材料有可能取代用於保持食物新鮮的柔性塑料包裝。
從紙板包裝的液體洗衣液到可堆肥的塑料杯，如今的消費品越來越多地宣傳其可持續和可再生的起源。
美國佐治亞理工學院的研究人員開發出一種來自蟹殼和樹木纖維的材料，這種材料有可能取代用於保持食物新鮮的柔性塑料包裝。
這種新材料於7月23日在《ACS可持續化學和工程》雜誌上發表，它是通過從蟹殼中噴灑多層甲殼質和樹木中的纖維素製成的，形成類似於塑料包裝薄膜的柔性薄膜。
研究人員介紹：“我們將其與之比較的主要基準是PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯），這是您在自動售貨機和軟飲料瓶中看到的透明包裝中最常見的石油基材料之一。我們的材料顯 示，與某些形式的PET相比，其氧氣滲透性降低了67％， 這意味著理論上它可以使食物保持更長時間。”
為了製作環保的保鮮膜，科學家們研究了大自然中最常見的兩種天然生物聚合物：來自植物的纖維素和來自貝類、昆蟲和真菌中的甲殼素。
該團隊設計了一種方法，通過將纖維素和幾丁質納米纖維懸浮在水中並將它們以交替的層噴射到表面上來製造薄膜。完全乾燥後，材料具有柔韌性、堅固性、透明性和可堆肥性。團隊多年來一直關注纖維素納米晶體，並探索改善輕質複合材料和食品包裝用途的方法。
團隊想知道甲殼素是否可能用於食品包裝時，該團隊一直在研究幾丁質。他們認識到，因為幾丁質納米纖維帶正電荷，而纖維素納米晶體帶負電荷，它們可能在塗層中作為交替層很好地工作，因為它們會在它們之間形成良好的界面。
包裝意味著保護食物需要防止氧氣通過。新材料作為氣體屏障改進傳統塑料包裝的部分原因是由於薄膜的晶體結構。氣體分子難以穿透固體晶體，因為它必須破壞晶體結構。另一方面，像PET這樣的東西含有大量的無定形或非晶體含量，所以對於一個小氣體分子來說，有更多的途徑更容易找到它的通道。
環保主義者長期以來一直在尋找可再生的方式來取代消費品中的石油基材料。隨著已經生產的纖維素的數量和貝類食品行業剩餘的富含幾丁質的副產品的供應，可能有足夠的材料可以使新薄膜成為可行的柔性包裝替代品。
不過，還有更多工作要做。為了使新材料最終在成本上與軟包裝薄膜競爭，需要開發最大化規模經濟的製造工藝。此外，雖然大規模生產纖維素的工業流程已經成熟，但生產幾丁質的方法仍處於起步階段。此外，還需要更多的研究來提高材料阻擋水蒸氣的能力。
參考來源：佐治亞理工學院（智識諮詢編譯）
文獻信息：Chinmay C. Satam, Cameron W. Irvin, Augustus W. Lang, Jerel Cedric R. Jallorina, Meisha L. Shofner, John R. Reynolds, J. Carson Meredith. Spray-Coated Multilayer Cellulose Nanocrystal—Chitin Nanofiber Films for Barrier Applications. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018; DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b01536
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