由蟹壳和树木纤维制成的新材料，有望取代柔性塑料包装

从纸板包装的洗衣液到可堆肥塑料杯，如今的消费品越来越多地强调其可持续和可再生的来源。

现在佐治亚理工学院的研究人员已经发明了一种从蟹壳和树纤维中提取的材料，这种材料有可能取代用于保持食物新鲜的柔性塑料包装。

7月23日发表在《ACS可持续化学与工程》杂志上的这种新材料是通过从蟹壳中喷洒多层几丁质和从树上喷洒纤维素来形成类似塑料包装薄膜的柔性薄膜而制成的。

佐治亚理工学院化学和生物分子工程学院的教授j . Carson Meredith说：“我们将其与PET或聚对苯二甲酸乙二醇酯进行比较的主要基准是PET，这是在自动售货机和软饮料瓶中看到的透明包装中最常见的石油基材料之一。通过与某些形式的PET相比，我们的材料氧气渗透率降低了67 %，这意味着理论上它可以让食物更新鲜更长时间。”

来自植物的纤维素是地球上最常见的天然生物聚合物，其次是几丁质，这种物质存在于贝类、昆虫和真菌中。

该研究小组设计了一种方法，通过将纤维素和甲壳素纳米纤维悬浮在水中，并以交替层的形式喷涂到表面上，从而形成薄膜。一旦完全干燥，材料就会变得柔韧、结实、透明和可堆肥。

Meredith表示：“几年来，我们一直在研究纤维素纳米晶体，并探索如何改进用于轻质复合材料和食品包装的纳米晶体，因为随着人口的持续增长，可再生和可堆肥包装有巨大的市场机会，食品包装将变得很重要。”

研究小组还包括材料科学与工程学院副教授Meisha Shofner和可再生生物制品研究所临时执行主任、化学和生物化学学院教授John R. Reynolds以及佐治亚理工学院研究生Chinmay Satam。

当他们怀疑几丁质是否可以用于食品包装时，研究小组出于一个不相关的原因一直在研究几丁质。

Meredith称：“我们了解到，因为甲壳素纳米纤维带正电，纤维素纳米晶体带负电，所以它们可以作为涂层中的交替层很好地工作，因为它们之间会形成良好的界面。”

保存食物的包装需要防止氧气通过。这种新材料作为气体屏障比传统塑料包装有所改进的部分原因是因为薄膜的晶体结构。

“气体分子很难穿透固体晶体，因为它必须破坏晶体结构，”Meredith说。“另一方面，像PET这样的材料含有大量的无定形或非结晶成分，所以有更多的途径让小气体分子相对更容易通过。”

Meredith说：“环保人士长期以来一直在寻找可再生的方式来替代消费品中的石油基材料。目前，由于生产了大量纤维素，贝类食品工业留下了大量富含几丁质的副产品，所以有可能有足够多的材料使新塑料膜成为一种可行的软包装替代品。”

尽管如此，还有更多的工作要做。为了使这种新材料最终在成本上与柔性包

装薄膜竞争，需要开发一种最大化规模经济的制造工艺。此外，Meredith表示，虽然大量生产纤维素的工业过程已经成熟，但生产甲壳素的方法仍处于初级阶段，还需要更多的研究来改善这种材料阻挡水蒸气的能力。

文章来自sciencedaily，原文题目为Segregation-induced ordered superstructures at general grain boundaries in a Ni-Bi alloy，由材料科技在线汇总整理。