从蟹壳和树中提取的可持续性材料为包装提供阻隔性能

在2018年7月23日发表的一篇研究论文中，提出了一种新的技术，利用壳层(壳聚糖纳米纤维)和树木(纤维素纳米晶体)作为含有聚乳糖(PLA)的包装的隔层。这项研究由亚特兰大佐治亚理工学院化学和生物分子工程学院的J. Carson Meredith领导的小组在ACS可持续化学与工程杂志上发表。

甲壳素是一种丰富的生物聚合物，其天然产物仅次于纤维素。与纤维素纳米晶体(CNCs)或纳米纤维(CNFs)类似，几丁质纳米纤维(ChNFs)可以被分离出来，用作食品、电子和医药包装中可持续的O2屏障材料。根据ACS可持续化学与工程网站上发表的一篇研究论文摘要，这些生物可利用的纳米材料很容易分散在水中，使喷涂涂层的薄膜在不均匀或脆弱的表面上以高速率沉积。

在本研究中，研究人员演示了在PLA薄膜上成功地分层喷涂阳离子ChNF和阴离子CNC悬浮液。ChNF/CNC多层结构被发现导致最终复合膜的O2渗透率降低73%，在三层交替的复合材料(ChNF-CNC-ChNF)中出现了最大的效应。多层ChNF/CNC涂层比单独使用ChNF或CNC的涂层具有更低的O2渗透性和更少的烟雾(分别减少了72%和86%的烟雾)。

据《宇宙》杂志发表的Natalie Parletta的一篇文章称，研究人员“一直在研究纤维素的可再生塑料潜能”。他们探索几丁质是出于一个不同的原因，在过程中他们渐渐意识到几丁质纳米纤维可与纤维素纳米晶体互补。”Parletta写道。

“甲壳素纳米纤维是带正电的，而纤维素纳米晶是带负电的，”Meredith解释说，“它们和涂层中的交替层一样有效，因为它们形成了良好的界面。”

在将纤维素和几丁质纳米纤维悬浮在水中后，研究小组将它们喷洒在表面，以制造出这种材料。人们发现，作为一种附加的好处，气体分子比PET塑料更难穿透晶体结构。

Meredith说道“我们的材料显示，某些PET的吸氧能力降低了67%，这意味着理论上它可以让食物保持更新鲜的时间更长。”