基于荷叶生物结构的自清洁生物塑料

2022-03-01 08:00:00

2022 年2月10日——澳大利亚墨尔本 RMIT 大学的研究人员开发了一种基于荷叶生物结构的自清洁生物塑料，这种塑料可以防止产品浪费并有助于食品和美容市场的回收过程。

该研究的主要作者 Mehran Ghasemlou 告诉PackagingInsights ，这项发明的灵感来自原产于澳大利亚北部的“防水荷叶”。 “荷叶以拥有地球上最防水的表面而闻名，几乎不可能弄脏。这是由于叶子的表面结构——顶部有一层蜡质层的小柱子，”他说。 “任何落在叶子上的水都是水滴，只是滚落下来，水滴在滑落时会扫除污垢，保持叶子清洁。我们的生物塑料模仿这种表面结构来达到同样的效果。”

塑料生物塑料通常容易受潮，而能够克服这一弱点的设计对于它们的未来发展至关重要。“这种自清洁生物塑料的一个商业应用可能是食品或美容包装应用。消费者总是很难完全吃完所有的番茄酱、蛋黄酱、牙膏或防晒霜。这种生物塑料的自清洁功能消除了摩擦，让产品轻松滑落。”

食物浪费是世界上造成温室气体 (GHG) 排放最严重的因素之一。根据联合国粮食及农业组织的数据，世界上大约三分之一的食物被浪费掉了，而生产、运输和让这些食物腐烂会释放 8-10% 的温室气体排放量。如果食物垃圾是一个国家，它将拥有仅次于美国和中国的第三大碳足迹。疏水材料的秘密，不使用PE淋膜，纸杯如何做到防水？

显示荷叶（左）和新生物塑料（右）的柱状结构的放大图像

1.荷叶疗法

为了找到一个可行的解决方案来解决这个问题，RMIT 团队研究了荷叶，荷叶以拥有地球上一些最防水的表面而闻名，而且“几乎不可能弄脏”。这些与生俱来的品质是由于叶子的表面结构，由顶部有蜡质层的小柱子组成。模仿这种结构需要使用由淀粉和纤维素纳米粒子制成的合成工程塑料。

然后在生物塑料的表面印上一个模仿荷叶结构的图案，并涂上一层聚二甲基硅氧烷（一种硅基有机聚合物）保护层。研究人员说：“测试表明，生物塑料不仅能有效地排斥液体和污垢，而且在被磨料划伤并暴露于热、酸和乙醇后，还能保持其自清洁性能。” 所有混合薄膜的特点是在 120 天后可生物降解高达 88%。

2.将荷叶商业化

将生物塑料推向市场的一个核心问题是与原生塑料的成本竞争，通常价格要低得多。然而，研究表明这些价格是人为的，世界自然基金会估计塑料废物造成的环境破坏应该会使原始塑料的成本至少提高十倍。

研究人员说，RMIT 以荷叶为灵感的生物塑料很容易生物降解，这意味着报废处理不需要机械或化学过程，这使得它（实际上）比目前的市场价格便宜得多。Ghasemlou 说：“我们需要进一步的开发和测试，以降低大规模生产成本，努力提高可印刷性，并满足在食品应用中使用材料的通常规定。”

“我们的生物塑料足够坚固，可以用于包装，但我们的测试也证实了它在土壤中存在虫子和细菌的情况下很容易分解。这意味着它是完全可堆肥的，即使在后院堆肥中也可以分解——它不需要任何工业过程。”研究人员目前正在与总部位于墨尔本的 Cardia Bioplastics 公司合作，该公司将植物基聚合物材料商业化，提供比传统塑料更低的碳足迹。

本文来源：包装部落2018

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