新型植物性塑料耗材,拥有跟PET一样的强度且对环境友好

2022 年 07 月 01 日

     塑料是一种坚韧切多功能的材料,当它们被使用时它们很好,但当它们最终进入环境时就不那么友好了。

      2022年6月28日,EPFL的科学家们现在已经开发出了一种新的类PET塑料材料,它来自废弃的植物物质,可以通过化学方式回收或在环境中降解为无害的糖类。这种新材料从木质素中获得了跟塑料相媲美的强度。木质素是一种生物聚合物,构成了植物细胞的硬壁。在以往的研究工作中,EPFL团队开发了一种在廉价化学品中烹调木材和树皮等非食用植物材料的方法,该方法提取木质素并使其保持稳定以此来生产一种塑料前体材料。现在,在新研究中,研究人员使用了一种不同但相关的化学品来制造出一种更通用的生物塑料。


(a)天然木材组成示意图;(b)木质素3D打印蜂窝状结构的光学照片;(c)木质素颗粒和木质素基墨水直接印刷照片;(d)FDM法与直接墨水印刷法制备3D结构性能对比雷达图;(e)纤维素与木质素制备3D结构性能对比雷达图。
          该研究的论文第一作者Lorenz Manker说道:“通过使用不同的醛--乙醛而不是甲醛--我们可以简单地将‘粘性’基团夹在糖分子的两边,然后使它们能作为塑料构件发挥作用。通过使用这种简单的技术,我们能将重量高达25%的农业废弃物或95%的纯化糖转化为塑料。”

        由此产生的生物塑料显示出传统塑料的许多理想特性。它可以承受高达100°C的温度,具有高达77兆帕的抗拉强度,高达2500兆帕的硬度,另外还对氧气和水蒸气形成强大的屏障。它的用途也非常广泛,研究小组展示了它可以用来制作包装膜、3D打印的长丝或可以纺成纺织品的纤维。这种材料的环境友好性并不局限于它的创造--它的处置也是绿色的。它可以使用目前用于回收PET塑料的工艺进行化学回收,如果它真的进入环境那么它将降解为其组成的植物糖而不是微塑料。
         目前有很多植物基生物塑料正在开发中,乐高和可口可乐等大公司都已经在其产品中试用。就像所有这些进展一样,在将其扩大到大规模生产之前仍有一些障碍需要克服,但在这种情况下,该团队表示,制造新的生物塑料的化学方法比其他的更简单且其使用的是廉价的、已经得到广泛使用的化学品。


        该研究的论文第一作者Jeremy Luterbacher说道:“这种塑料具有非常令人兴奋的特性,特别是在食品包装等应用方面。而使这种塑料独特的地方是存在完整的糖结构。这使得它非常容易制造,因为你不必修改自然界给你的东西,而且降解也很简单,因为它可以回到自然界中已经很丰富的分子。”

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