仿生猪笼草，弗吉尼亚理工大学成功研发出低成本的超滑材料

概要：新的研究旨在通过一种制造超滑工业包装的新方法来减少食物浪费和消费者的挫败感。该研究建立了一种将化学相容的植物油芯吸到普通挤压塑料表面的方法，就像那些用于番茄酱包装和其他调味品的塑料制品一样。

弗吉尼亚理工大学博士生Ranit Mukherjee观察到一团番茄酱在超滑的塑料薄膜上移动时。Mukherjee是这项研究的第一作者，该研究提出了一种制造超滑工业包装的新方法。图片来源：弗吉尼亚理工大学

几乎每个吃快餐的人都很熟悉那种试图从薯条附带的小包中挤出最后一滴番茄酱的沮丧感。

然而，大多数消费者没有意识到的是，塑料包装中留下的食物并不仅仅是一件麻烦事。它还为美国人每年扔掉的数百万磅完全可食用食物做出了贡献。这些小增量的粘性食品，如调味品，乳制品，饮料，以及一些残留在包装中的肉制品，随着时间的推移会增加很多，即使对于一个家庭来说也是如此。

弗吉尼亚理工大学的新研究旨在通过一种制造超滑工业包装的新方法来减少食物浪费以及消费者的挫败感。

这项研究发表在“Scientific Reports”科学报告上，并获得了一项临时专利，该研究建立了一种将化学相容的植物油吸入普通挤压塑料表面的方法。

该技术不仅可以更容易地帮助粘性食品从包装中释放出来，而且还可以首次应用于廉价且易于获得的塑料，如聚乙烯和聚丙烯。

这些以烃类化合物为基础的聚合物占当今世界塑料总需求量的55％，这意味着该研究的潜在应用范围远远超出番茄酱包的范围。它们也是最容易回收的塑料之一。

“以前的SLIPS,，或者是液体注入多孔的多孔表面，都是使用非常昂贵的硅基或氟基聚合物制成的。”工程学院生物医学工程与力学系的一名博士生Ranit Mukherjee说。Ranit Mukherjee也是该研究的第一作者。“但我们可以用这些基于烃类化合物的聚合物制造出我们的SLIPS，这些聚合物广泛适用于日常包装产品。”

SLIPS由哈佛大学研究人员在2011年首次发明的，它是多孔表面或吸收性聚合物，可通过芯吸过程可在其表面内保持化学相容的油。这些表面不仅非常光滑，而且还具有自清洁，自我修复和比传统超疏水表面更耐用等特点。

为了使SLIPS能够容纳这些油，表面必须具有某种纳米或微观粗糙度，通过表面张力使油保持在适当位置。这种粗糙度可以通过两种方式实现：表面材料用一种涂覆的涂层粗糙化，或者表面材料由一种吸收性聚合物组成。在后一种情况下，材料自身的分子结构表现出必要的纳米粗糙度。

这两种技术最近都受到创业公司和有限商业应用的关注。但是，目前使用硅氧烷和氟基吸收性聚合物的SLIPS由于其高成本而对工业应用不具吸引力，而且在表面添加粗糙度的方法同样是昂贵且复杂的过程。

“我们有两个重大突破，”生物医学工程和力学助理教授，研究报告的合著者Jonathan Boreyko说。“我们不仅使用这些价格低廉且需求量大的烃类聚合物，而且我们也不必添加任何表面粗糙度。实际上，我们发现了与塑料天然相容的油脂，因此这些油脂会在塑料本身中加入，而不是我们必须应用的粗糙度。”

除了最大程度的减少食物浪费外，Boreyko还提到改进设计的其他好处，包括消费者安全和舒适度。

他说：“我们不会在这些塑料表面添加任何神秘的纳米颗粒，这会让人感到不舒服。我们使用像棉籽油一样的天然油，所以没有任何健康问题。不需要花哨的食谱。”

虽然这种方法对工业食品和产品包装具有明显的影响，但它也可以在制药工业中得到广泛应用。注入油的塑料表面天然防污，这意味着它们可以抵抗细菌粘附和生长。

尽管这种技术听起来非常高科技，但实际上它的根源在于猪笼草，猪笼草是一种食虫植物，它将昆虫吸引到充满花蜜和消化酶的深腔边缘。在腔的周围形成由分泌液体产生的与植物同名形状的光滑环叶子。当昆虫移动到这个光滑的环上时，它们会滑入植物的腹部。

“在猪笼草上的这种光滑的外围实际上激发了我们的SLIPS产品，” Mukherjee说。

“我们采用相同的概念，但我们使用的粗糙度只是日常塑料的一个常见属性，这意味着最大的实用性，”Boreyko说。

这项研究是与Bemis North America的工业合作资助的。该研究的其他共同作者包括弗吉尼亚理工大学机械工程研究生Mohammad Habibi; Ziad Rashed，一个工程科学与力学2018年毕业于弗吉尼亚理工大学的本科生; 还有Bemis North America的Otacilio Berbert和Xiangke Shi。

原文来自sciencedaily，原文题目：Rethinking ketchup packets: New approach to slippery packaging aims to cut food waste；由新材料科技在线整理报道。