研究表明，开发聚乳酸（PLA）等可生物降解材料是减少对不可降解塑料的依赖和这些废物积累的有前途的策略。然而，制造具有优异机械和阻隔性能的高性能可生物降解薄膜仍然是一项重大挑战。
　　
　　为此，中国科学技术大学俞书宏院士、管庆方特任副研究员团队通过引入最有效的仿生模型之一的“砖和泥”结构来改善材料的综合性能。提出了PLA辅助的剥离和分散方法，以天然矿物云母为原料制备PLA包覆的云母纳米片(纳米云母/PLA)。通过引入剪切力组件，可以制造出一种具有“砖和泥”结构的珍珠质纳米复合薄膜。这种珍珠质纳米复合膜显示出优异的机械性能、紫外线屏蔽和阻气性能。珍珠质纳米复合薄膜的整体性能优于商业塑料薄膜，这将有可能打开PLA在包装领域实际应用的道路。
　　
　　一般来说，“砖”的选择在珍珠质“砖和泥”结构材料的制造中起着关键作用。天然云母被选为“砖”的原料，主要是因为它具有丰富的储量和优异的紫外线防护性能。为了从云母中提取2D纳米级构建块，将天然云母机械粉碎成云母粉末，然后将其加入PLA溶液中并依次用高速剪切和超声波处理。通过上述两步处理，云母成功剥离到涂有PLA分子的2D无机云母纳米片（纳米云母）上。发现纳米云母片可以在PLA溶液中形成均匀的分散体。PLA分子的修饰极大地促进了PLA和纳米云母片之间的结合能力，这使得随后的自组装过程成为可能。
　　

图1 珍珠质纳米云母/PLA纳米复合膜的制备

　　
　　受益于珍珠质结构设计，与纯PLA相比，纳米云母/PLA纳米复合膜的机械性能大大提高。与其他塑料薄膜相比，PLA的高结晶度使其具有相对高的阻氧性能，可作为坚果、药品等氧化敏感产品的包装材料。珍珠质薄膜的水蒸气阻隔性比纯PLA薄膜好约4倍。与市售的乙酸乙烯酯共聚物（EVA）包装膜相比，改进近3倍。与纯PLA薄膜相比，珍珠质薄膜的油脂阻挡提高了6倍。珍珠质薄膜具有出色的润滑脂阻隔性能，为化妆品，药品和富含挥发油的食品的包装材料提供了全新的选择。珍珠质纳米复合薄膜还具有出色的紫外线屏蔽性能，可用作紫外线敏感食品、医药和电子产品的包装材料，以避免紫外线损伤。
　　
　　该研究的珍珠质纳米复合薄膜有望成为未来优秀的食品包装材料，这将延长食品的保质期。
　　
　　资料来源：高分子科学前沿