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像荷葉一樣的包裝-以荷葉為靈感,做出可分解塑料

2022/05/11 食力Foodnext/文:編輯部

為了實現減塑、環保的目標,除了越來越多植物基食物的問世,開發植物基包裝也是近幾年的趨勢。墨爾本皇家理工大學的研究團隊開發一種以荷葉為靈感的創新生物塑料,有望取代塑膠成為未來食物的新包裝。

塑膠為我們的生活帶來許多方便,然而廢棄的塑膠製品難以分解,不僅造成難以抹滅的環境污染,也影響動植物和人類的生活與健康。除了減塑外,我們還能如何改善塑料污染問題呢?墨爾本皇家理工大學研究團隊就以荷葉為靈感,創造出一種可自然分解的創新生物塑料。

墨爾本皇家理工大學研究團隊以荷葉為靈感,創造出可自然分解的創新生物塑料。 圖/U...
墨爾本皇家理工大學研究團隊以荷葉為靈感,創造出可自然分解的創新生物塑料。 圖/Unsplash

模擬荷葉表面構造,利用植物性澱粉和纖維也能防潮絕緣

墨爾本皇家理工大學研究團隊於2021年7月,在美國化學學會出版的《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上發表一篇研究,團隊以荷葉表面的「超疏水效應」為靈感,開發出一種創新生物塑料,不需要工業加工就可以被自然分解。

「出於泥而不染,濯清漣而不妖」這句耳熟能詳的古詩詞,除了讚美荷花的高貴品格,更貼切地描述了荷葉表面神奇的「超疏水效應」。研究者用電子顯微鏡將荷葉表面放大1000倍後,可看到上面有如珊瑚礁般的乳突結構,這些奈米級的乳突結構間填滿了空氣,有效阻隔水珠的進入,讓水珠只能在荷葉表面滾動,順帶黏附了葉面上的灰塵和髒污,將之一併帶走、滴落,達到「自清潔」的效果。

荷葉表面的特殊結構能隔絕水滴的進入,讓水滴只能在葉面滾動且一併帶走髒污。 圖/食...
荷葉表面的特殊結構能隔絕水滴的進入,讓水滴只能在葉面滾動且一併帶走髒污。 圖/食力資料照片

因此,研究團隊利用植物性的澱粉和纖維素為原料,模擬荷葉表面的奈米級柱狀結構,柱狀頂部再以聚二甲基硅氧烷(PDMS)製成,這是一種可防潮絕緣的有機化合物,屬於優良的疏水性材料。為了符合環保訴求,研發團隊盡量以簡單的加工方式製造,未來若大量生產也較容易實現。

墨爾本皇家理工大學的研究博士Mehran Ghasemlou表示:「塑膠廢物是我們最大的環境議題之一,開發的替代品要既環保又符合成本效益,才有機會廣泛使用。」

實驗證實不怕物理性破壞、具自清潔效果

在實際測試中,這種塑料經過刀割、手指摩擦、噴水沖擊、20次重複的砂紙磨損試驗和10次重複的膠帶剝離試驗後,仍未失去超疏水性質,證明其優異的耐久性;同時表面可清除人造灰塵和各種食物液體,就如荷葉般具有自清潔功能。在土壤研究分析中,團隊也證實這種創新生物塑料不需工業化的高溫加壓就可在土壤中快速自然分解。

研究團隊利用植物性的澱粉和纖維素為原料,模擬荷葉的表面奈米級柱狀結構。 圖/AC...
研究團隊利用植物性的澱粉和纖維素為原料,模擬荷葉的表面奈米級柱狀結構。 圖/ACS Applied Materials & Interfaces)

加速產學合作腳步 期許未來能有商業多樣化應用

目前研究團隊正與一家生物塑料公司合作,評估這種新創生物塑料的進一步發展,且對於與其他企業合作也抱持開放性,期許能將這種生物塑料做更多樣性的商業應用。

儘管市面上已有許多植物基包裝的使用,但它們真的是否從原料到成品皆符合環保初衷、可100%被生物降解、降解後對環境的影響還有待商榷,但解決塑料污染問題已是產業重要趨勢。如今各國政府皆提倡限塑、減塑政策,在產業開發生物降解材料之餘,個人如何從生活中減少塑膠製品的使用與廢棄,仍是目前最重要的課題!

本文授權轉載自《食力Foodnext》(原文標題:防水抗污自清潔的食物包裝!墨爾本皇家理工大學以荷葉為靈感開發創新生物塑料)。

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參考資料

Eco be-leaf:Researchers develop bioplastic based on lotus leaf that's suitable for food packaging

Robust and Eco-Friendly Superhydrophobic Starch Nanohybrid Materials with Engineered Lotus Leaf Mimetic Multiscale Hierarchical Structures


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