由蟹壳和树木形成的材料可以取代柔性塑料包装

从纸板包装的液体洗衣液到可堆肥的塑料杯，如今的消费品越来越多地宣传其可持续和可再生的起源。

现在佐治亚理工学院的研究人员已经开发出一种来自蟹壳和树木纤维的材料，这种材料有可能取代用于保持食物新鲜的柔性塑料包装。

“我们将它与之比较的主要基准是PET，或聚对苯二甲酸乙二醇酯，这是您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，”佐治亚州教授J. Carson Meredith说。科技化学与生物分子工程学院。“与某些形式的PET相比，我们的材料的透氧性能降低了67%，这意味着理论上它可以让食物更新鲜。”

纤维素来自植物，是地球上最常见的天然生物聚合物，其次是几丁质，甲壳素是在贝类，昆虫和真菌中发现的。

该团队设计了一种方法，通过将纤维素和几丁质纳米纤维悬浮在水中并将它们以交替的层喷射到表面上来制造薄膜。完全干燥后，材料具有柔韧性，坚固性，透明性和可堆肥性。

“我们多年来一直关注纤维素纳米晶体，并探索改善轻质复合材料和食品包装用途的方法，因为可再生和可堆肥包装具有巨大的市场机会，以及整体食品包装的重要性随着人口的不断增长，“梅雷迪思说。

研究团队还包括材料科学与工程学院副教授Meisha Shofner和可再生生物产品研究所临时执行主任John R. Reynolds，化学与生物化学与材料科学与工程学院教授，和乔治亚理工学院的研究生Chinmay Satam。

当他们想知道甲壳素是否可能用于食品包装时，该团队一直在研究几丁质。

“我们认识到，因为几丁质纳米纤维带正电荷，而纤维素纳米晶体带负电荷，它们可能在涂层中作为交替层很好地工作，因为它们会在它们之间形成良好的界面，”Meredith说。

包装意味着保护食物需要防止氧气通过。新材料作为气体屏障改进传统塑料包装的部分原因是由于薄膜的晶体结构。

“气体分子难以穿透固体晶体，因为它必须破坏晶体结构，”梅雷迪思说。“另一方面，像PET这样的东西含有大量的无定形或非晶体含量，因此有更多的路径可以让小气体分子更容易通过。”

长期以来，环保主义者一直在寻找可替代的方法来取代消费品中的石油基材料。Meredith说，随着已经生产的纤维素的数量和贝类食品行业剩余的富含甲壳质的副产品的供应，可能有足够的材料可以使新薄膜成为可行的柔性包装替代品。

不过，还有更多工作要做。为了使新材料最终在成本上与软包装薄膜竞争，需要开发最大化规模经济的制造工艺。此外，虽然大规模生产纤维素的工业流程已经成熟，但生产几丁质的方法仍处于起步阶段，Meredith说。此外，还需要更多的研究来提高材料阻挡水蒸气的能力。