作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2022/5/16 18:25:57
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喷一喷,纸变“塑料”用途广

 

当浸入水中时,有Choetsu涂层的纸鹤(左)保持原来的形状,而普通纸鹤(右)很快就被水浸透并开始分解。图片来源:Zenji Hiroi

我们可能见过塑料物品冲上海滩、破坏河流甚至杀死无数动物的画面。当前,为了人类自身利益和保护环境,有相当多关于减少塑料及其应用的研究。

日本东京大学研究人员找到了一种简易、经济、高效的方法,首次使相对可持续的纸质材料具有塑料的一些有用特性。一种被称为Choetsu的涂料不仅能使纸张防水,还能保持其弹性,且可生物降解。相关论文近日发表于美国化学会《工业与工程化学研究》。

塑料材料通常对环境有害,这是很难逃避的事实。然而,考虑到塑料材料在日常生活中无处不在,这个问题似乎超出了人们的控制范围。东京大学固体物理研究所教授Zenji Hiroi及团队的研究旨在用更可持续的材料取代塑料的一些用途:纸。

Hiroi表示:“在我看来,塑料材料的主要问题是它们不能快速、安全地降解。有一些材料可以安全降解,比如纸,但显然纸又不能满足塑料的广泛用途。我们的新方法让纸具有塑料的一些优良特性,却不会造成任何损害。”

Choetsu是一种复合材料,当被应用于纸上,它与空气中的水分接触时会自动生成一层坚固的防水膜。该涂料由安全且低成本的化学品组成,主要是甲基三甲氧基硅烷、一些异丙醇和少量钛酸四异丙酯。

例如,用纸制成的食品容器,被喷洒或浸入这种液体混合物中,并在室温下干燥。干燥后,在构成纸的纤维素上形成了一层薄薄的含有甲基(一种醇)的二氧化硅,从而提供强大的防水性能。

此外,在涂覆过程中发生的反应会自动生成一层二氧化钛纳米颗粒。这会产生一种被称为光催化活性的拒污拒菌特性,能在较长时间内保护涂层。所有涉及的化学物质都会随着时间的推移分解成无害物质,如碳、水和沙质硅。

“技术方面的挑战已经完成,一些应用可能很快就会实现,比如用于消费、包装或储存食物的物品。”Hiroi说,“同时,液体化学成分可以针对不同材料进行调整,创建一种防污垢、防霉菌的涂层,并应用于玻璃、陶瓷等材料,扩大其用途。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1021/acs.iecr.2c00784

 
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