Вдохновленные всегда безупречным листом лотоса, исследователи разработали самоочищающийся биопластик, который является прочным, устойчивым и компостируемым.
Инновационный пластик, разработанный в Университете RMIT в Мельбурне, Австралия, отталкивает жидкости и грязь, как лист лотоса, а затем быстро разрушается в почве.
Исследователь с докторской степенью RMIT Мехран Гасемлоу, ведущий автор исследования, опубликованного в Science of the Total Environment, сказал, что новый биопластик идеально подходит для упаковки свежих продуктов и еды на вынос.
«Пластиковые отходы - одна из наших самых больших экологических проблем, но альтернативы, которые мы разрабатываем, должны быть как экологически чистыми, так и экономически эффективными, чтобы иметь шанс на широкое использование», - сказал Гасемлоу.
"Мы разработали этот новый биопластик с расчетом на крупномасштабное производство, обеспечив простоту его изготовления и легкость интеграции в промышленные производственные процессы."
Гасемлоу сказал, что природа полна гениально спроектированных структур, которые могут вдохновить исследователей, стремящихся разработать новые высокоэффективные и многофункциональные материалы.
«Мы воспроизвели феноменально водоотталкивающую структуру листьев лотоса, чтобы создать уникальный тип биопластика, который точно сочетает в себе прочность и способность к разложению», - сказал он.
Биопластик изготавливается из дешевого и широко доступного сырья - крахмала и целлюлозы - для снижения производственных затрат и обеспечения быстрой биоразлагаемости.
Производственный процесс не требует нагрева или сложного оборудования, и его можно было бы легко модернизировать до производственной линии из рулона в рулон, сказал Гасемлоу.
Естественно компостируемый
Хотя биоразлагаемые пластики являются растущим рынком, не все биопластики одинаковы. Большинство биоразлагаемых или компостируемых пластиков требуют промышленных процессов и высоких температур для их разрушения.
Новый биопластик не нуждается в промышленном вмешательстве для биоразложения, испытания показали, что он естественным образом и быстро разлагается в почве.
«Существуют большие различия между растительными материалами - то, что что-то сделано из зеленых ингредиентов, не означает, что оно легко разлагается», - сказал Гасемлоу.
Мы тщательно отбирали наше сырье для компостирования, и это отражено в результатах наших исследований почвы, где мы видим, что наш биопластик быстро разрушается просто под воздействием бактерий и насекомых в почве.
"Нашей конечной целью является поставка упаковки, которую можно добавить в компост на заднем дворе или выбросить в зеленый контейнер вместе с другими органическими отходами, чтобы пищевые отходы можно было компостировать вместе с контейнером, в котором они были доставлены, чтобы помочь предотвратить загрязнение пищевых продуктов при переработке."
Структуры в стиле Lotus
Листья лотоса известны тем, что имеют одни из самых водоотталкивающих поверхностей на земле, и их практически невозможно испачкать.
Секрет кроется в структуре поверхности листа, состоящей из крошечных столбиков, покрытых восковым слоем.
Любая вода, попадающая на лист, остается каплей, просто скатываясь под действием силы тяжести или ветра. Капли сметают грязь, скользя вниз, сохраняя лист чистым.
Чтобы сделать свой материал, вдохновленный лотосом, группа научных и инженерных исследователей RMIT сначала синтетически разработала пластик, сделанный из наночастиц крахмала и целлюлозы.
На поверхность этого биопластика был нанесен рисунок, имитирующий структуру листьев лотоса, а затем покрыт защитным слоем PDMS, органического полимера на основе кремния.
Испытания показывают, что биопластик не только эффективно отталкивает жидкости и грязь, но и сохраняет свои свойства самоочищения после царапин абразивными материалами и воздействия тепла, кислоты и этанола.
Ответственный автор, профессор Бену Адхикари, сказал, что конструкция решает основные проблемы, связанные с материалами на основе крахмала.
«Крахмал - один из самых многообещающих и универсальных природных полимеров, но он относительно хрупок и очень чувствителен к влаге», - сказал Адхикари.
"Благодаря нашей биотехнологии, которая имитирует "эффект лотоса", мы создали высокоэффективный биоразлагаемый пластик на основе крахмала."
Ghasemlou в настоящее время работает с биопластиковой компанией, которая оценивает дальнейшее развитие этих новых водоотталкивающих материалов. Исследовательская группа RMIT стремится сотрудничать с другими потенциальными партнерами в области коммерческого применения биопластика.
Видео: