Forskare rapporterar om ett nytt material som innehåller en ingrediens som används för att göra tegelstenar som visar sig vara en genomskinlig beläggning för att förbättra styrkan och prestanda hos plastförpackningar för livsmedel. Kallas "nano-tegelstenar, "filmen ser till och med ut som tegel och murbruk under ett mikroskop, de säger. Beläggningen kan hjälpa mat och dryck att hålla sig fräsch och smakrik längre och kan ersätta en del folieförpackningar som för närvarande används, de noterar. Forskarna beskrev den nya, miljövänligt material här idag vid det 241:a nationella mötet och utställningen av American Chemical Society (ACS).
Vanliga läskflaskor av plast tenderar att tappa bruset efter bara några månaders förvaring på livsmedelsbutikens hyllor. Om tillverkarna applicerar den nya beläggningen på dessa flaskor, materialet kan bromsa förlusten av koldioxidgas och hjälpa läsk att hålla sig bubblig i flera månader eller till och med år, sa forskarna. Beläggningen kan också förlänga hållbarheten för de bärbara livsmedelsförpackningar som kallas MREs (Meal, Ready to Eat) som underhåller soldater i fält, med den extra fördelen att vara mikrovågsugn, de noterade. Även om den är gjord för att hålla i minst tre år, deras hållbarhet kan sjunka till så lite som tre månader när de utsätts för svåra förhållanden som hög värme.
"Detta är en ny, "outside of the box"-teknik som ger plast de överlägsna livsmedelskonserveringsegenskaperna hos glas, " sa Jaime Grunlan, Ph.D., som rapporterade om forskningen. "Det kommer att ge konsumenterna godare, livsmedel som håller längre och hjälper till att stärka livsmedelsförpackningsindustrin."
Grunlan noterar att tillverkare för närvarande använder en mängd olika avancerade förpackningsmaterial för att konservera mat och dryck. Dessa material inkluderar plast som är belagd med kiseloxid, ett material som liknar sand, som ger en barriär mot syre som kan påskynda matförstöring. Ett annat exempel är den så kallade metalliserade plasten — plast med en tunn beläggning av metall eller folie — som används i många chipspåsar.
Dessa och andra förpackningsmaterial har nackdelar, sa Grunlan. Vissa plaster spricker lätt under transport eller stötar. Metalliserad plast är inte genomskinlig - en sväng för konsumenter som vill kunna se sin mat före köp. Närvaron av metall förhindrar också deras användning i mikrovågsugnen. Matpåsar gjorda av metall, såsom MRE, ger slagtålighet, men de saknar både transparens och mikrovågsförmåga. Konsumenter behöver bättre alternativ för livsmedelsförpackningar.
Grunlan har identifierat ett lovande alternativ i form av "nano-tegelstenar". Den nya filmen kombinerar partiklar av montmorillonitlera, en jordingrediens som används för att göra tegelstenar, med en mängd olika polymermaterial. Den resulterande filmen består av cirka 70 procent lera och innehåller en liten mängd polymer, vilket gör den mer miljövänlig än nuvarande plast. Filmen är mindre än 100 nanometer tjock - eller tusentals gånger tunnare än bredden på ett enda människohår - och helt genomskinlig för blotta ögat.
"När man tittar under ett elektronmikroskop, filmen ser ut som tegel och murbruk, sade Grunlan, en docent vid avdelningen för maskinteknik vid Texas A&M University i College Station, Texas. "Det är därför vi kallar det "nano-tegelstenar".
När den skiktas på befintliga plastförpackningar, det ger styrka och ger en förbättrad barriär mot syre, han sa. Grunlan visade i labbstudier att filmen är 100 gånger mindre permeabel för syre än befintliga kiseloxidbeläggningar. Detta betyder att det sannolikt också är en bättre syrebarriär än en metallbeläggning, vars permeabilitet liknar den för kiseloxid, forskarna noterade.
"Andra har lagt till lera till polymer för att minska (gas) permeabiliteten, men de är tusentals gånger mer genomsläppliga än vår film, ", sa Grunlan. "Vi har den mest organiserade strukturen - en nano-tegelvägg - som är källan till denna exceptionella barriär. Detta är verkligen den mest syreogenomträngliga filmen som finns."
Grunlan försöker för närvarande förbättra kvaliteten på filmen för att göra den mer tilltalande för förpackningstillverkare, inklusive att göra den mer fuktbeständig. Han tänker sig att tillverkarna ska doppa plast i beläggningen eller spraya beläggningen på plast. I framtiden, han hoppas kunna utveckla nano-tegelfilmer som blockerar solljus och innehåller antimikrobiella ämnen för att förbättra förpackningens prestanda.
Den nya beläggningen visar också lovande för användning i flexibel elektronik, reptåliga ytor, däck, och sportartiklar, sa Grunlan. Det kan potentiellt hjälpa basketbollar och fotbollar att hålla sig uppblåsta längre än befintliga bollar, han lade till.
