研究表明，開(kāi)發(fā)聚乳酸（PLA）等可生物降解材料是減少對不可降解塑料的依賴(lài)和這些廢物積累的有前途的策略。然而，制造具有優(yōu)異機械和阻隔性能的高性能可生物降解薄膜仍然是一項重大挑戰。
　　
　　為此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書(shū)宏院士、管慶方特任副研究員團隊通過(guò)引入最有效的仿生模型之一的“磚和泥”結構來(lái)改善材料的綜合性能。提出了PLA輔助的剝離和分散方法，以天然礦物云母為原料制備PLA包覆的云母納米片(納米云母/PLA)。通過(guò)引入剪切力組件，可以制造出一種具有“磚和泥”結構的珍珠質(zhì)納米復合薄膜。這種珍珠質(zhì)納米復合膜顯示出優(yōu)異的機械性能、紫外線(xiàn)屏蔽和阻氣性能。珍珠質(zhì)納米復合薄膜的整體性能優(yōu)于商業(yè)塑料薄膜，這將有可能打開(kāi)PLA在包裝領(lǐng)域實(shí)際應用的道路。
　　
　　一般來(lái)說(shuō)，“磚”的選擇在珍珠質(zhì)“磚和泥”結構材料的制造中起著(zhù)關(guān)鍵作用。天然云母被選為“磚”的原料，主要是因為它具有豐富的儲量和優(yōu)異的紫外線(xiàn)防護性能。為了從云母中提取2D納米級構建塊，將天然云母機械粉碎成云母粉末，然后將其加入PLA溶液中并依次用高速剪切和超聲波處理。通過(guò)上述兩步處理，云母成功剝離到涂有PLA分子的2D無(wú)機云母納米片（納米云母）上。發(fā)現納米云母片可以在PLA溶液中形成均勻的分散體。PLA分子的修飾極大地促進(jìn)了PLA和納米云母片之間的結合能力，這使得隨后的自組裝過(guò)程成為可能。
　　

圖1 珍珠質(zhì)納米云母/PLA納米復合膜的制備

　　
　　受益于珍珠質(zhì)結構設計，與純PLA相比，納米云母/PLA納米復合膜的機械性能大大提高。與其他塑料薄膜相比，PLA的高結晶度使其具有相對高的阻氧性能，可作為堅果、藥品等氧化敏感產(chǎn)品的包裝材料。珍珠質(zhì)薄膜的水蒸氣阻隔性比純PLA薄膜好約4倍。與市售的乙酸乙烯酯共聚物（EVA）包裝膜相比，改進(jìn)近3倍。與純PLA薄膜相比，珍珠質(zhì)薄膜的油脂阻擋提高了6倍。珍珠質(zhì)薄膜具有出色的潤滑脂阻隔性能，為化妝品，藥品和富含揮發(fā)油的食品的包裝材料提供了全新的選擇。珍珠質(zhì)納米復合薄膜還具有出色的紫外線(xiàn)屏蔽性能，可用作紫外線(xiàn)敏感食品、醫藥和電子產(chǎn)品的包裝材料，以避免紫外線(xiàn)損傷。
　　
　　該研究的珍珠質(zhì)納米復合薄膜有望成為未來(lái)優(yōu)秀的食品包裝材料，這將延長(cháng)食品的保質(zhì)期。
　　
　　資料來(lái)源：高分子科學(xué)前沿