9月21日消息,据Phys.org报道,北卡罗来纳州立大学(NC State)森林生物材料系副教授Nathalie Lavoine团队发现了一种可持续、可扩展的方法来提升植物基包装的耐用性:利用先进的等离子体技术在纤维素纳米纤丝(cellulosic nanofibril,CNF)薄膜表面构筑层层防护涂层,以降低吸水率、改善防潮性能。研究发表在《Applied Surface Science》。
实验显示,其中一种等离子体处理涂层将CNF薄膜的液态水吸收率降至1%以下,而另一种涂层则削弱了薄膜的水汽阻隔性能、允许更多水蒸气透过——这证明介质阻挡放电(DBD)等离子体可以精确调控CNF薄膜与水分的相互作用方式:前者适用于防潮包装,后者的透气性反而适合医疗产品(如透气创面敷料)。
CNF薄膜来源于木浆等可再生生物质,可完全生物降解,对氧气和油脂具有强阻隔性。但纤维素天然吸水,薄膜会迅速从环境吸湿,损害结构完整性并显著降低气体阻隔性能——这正是薯片袋、糖果纸等复合包装(石油基塑料与铝箔/纸多层复合、难以回收)至今难以被其替代的原因。等离子体处理通过修饰CNF薄膜表面来阻挡水分,同时保留纤维素原有的机械性能与结构完整性。
工艺可持续性是该技术的另一卖点:相比传统化学涂层工艺大量耗水、高热并产生有毒废弃物,等离子体处理更清洁,且该技术已在包装行业应用,DBD等离子体处理可直接集成到现有制造产线。Lavoine表示,这项研究"把天然植物纤维变成功能性、防水的包装,让社会向用真正可再生、可生物降解的材料取代日常塑料包装膜又迈进一步"。团队下一步需优化水汽渗透问题,并评估涂层速度、能耗与物理耐久性,以确保材料在真实工况下的经济可行性。
(来源:Phys.org)