
普通塑料的使用给生态环境带来了不小的压力,而可降解的生物塑料却又韧性不够,即使在科技如此发达的今天,这一难题依旧未得到有效解决。
近日,美国阿拉巴马州Tuskegee大学的研究团队别出心裁,采用 蛋壳纳米颗粒增韧生物塑料,有望真正让生物塑料变身成理想包装材料。

说到蛋壳,就不得不提到它的神奇之处,其顶端强度非常大,但它容易从中间开裂。一旦蛋壳开裂,我们会毫不犹豫地丢弃它。
而最近有科学报告指出,将 纳米级的蛋壳 碎片加入到生物塑料中后,制造出了首个 可弯曲且不易断裂 的生物降解塑料。在第251届美国化学会国际博览会上,其研究人员汇报了相关科研成果。
Vijaya K·Rangari博士这样说道:“我们正专注于将蛋壳分解成很小的组分,然后将其加入到我们生产的的生物塑料中。这些纳米尺寸的蛋壳碎片会增加材料的强度,使其易于在市场流通。我们相信以上优点以及其生物可降解性都将使蛋壳生物塑料成为一种非常有吸引力的包装材料。”

据统计,每年全世界大约有3亿吨塑料产生,而这些塑料几乎99%是以原油等化石燃料作为原料。这些石油基塑料一旦被丢弃在外界环境,在几百年内也不会降解,并且会随着食物链对生物造成伤害。如果将其焚烧,则会向环境中释放大量引起温室效应的二氧化碳。
为了环保,一种在土壤中易降解的生物塑料正在被生产,因为这种塑料来源于玉米淀粉、红薯以及其他可再生的植物资源。
但由于这种塑料的强度和韧性不如石油基塑料,因此,生物塑料难以推广,石油基材料依然统治市场,尤其是在供应无数塑料袋的杂货店和零售店。

为了解决这个难题,Tuskegee大学的Rangari和Boniface·Tiimob及其同事使用多种高分子进行了研究。
最终,他们找到一种 含70% PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯)和30% PLA(聚乳酸)的混合物 (PBAT是一种石油聚合物,PLA来源于玉米淀粉)。
与其他石油基塑料不同,经过设计,PBAT在土壤中三个月就可以开始降解。
尽管有许多研究人员一直苦苦寻求这种材料的特性,但是他们仍希望能进一步增强这种材料的韧性,因此,纳米级蛋壳颗粒应运而生。
他们之所以选择蛋壳是因为它质轻、多孔,并且其构成的物质是易降解的天然化合物碳酸钙。

通过将洁净的蛋壳于聚丙二醇中碾碎,再超声处理,研究人员获得了尺寸为头发直径的350,000分之一大小的蛋壳纳米颗粒。
随后他们将这些小颗粒加入上述PBAT 和PLA混合物中,然后发现添加有蛋壳碎片的生物塑料 其韧性是普通生物塑料的7倍。他们表示,这样柔韧的材料才是零售店、杂货店和食物容器的理想包装材料。
除了生物塑料,Rangari团队正从事使用蛋壳纳米颗粒加快伤口愈合、骨再生和药物输送的研究工作。
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