東北大學以和紙與生物降解性塑膠試作出環境友善之複合材料

 

刊登日期:2024/6/20
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日本東北大學利用宮城縣的傳統和紙與生物降解性塑膠(PBS),成功地試作出具有環境友善性之綠色複合材料,今後可望應用於生物降解性評估指南的提案與實用化,並有助於拓展日本傳統和紙的新用途。東北大學積極推動手工和紙的新應用,透過將傳統和紙與PBS片材堆疊、乾燥並以熱壓機成型,製作出環境友善之複合材料。新材料由3層手工和紙與2層PBS薄膜組成。

在評估PBS、和紙、綠色複合材料之機械性能的拉伸實驗中,由3層日本紙與2層PBS組成之綠色複合材料具有高縱向彈性係數,拉伸強度約為單獨和紙的2倍。由日本紙、PBS積層而成的複合材料橫截面看起來就如同PBS含浸於和紙中並包圍著纖維。在歷時57天(約8週)的生物降解性實驗中,堆肥中綠色複合材料的生物降解性極佳,5週後生物降解率可達82%,且在6週後劣化至無法從堆肥中取出的程度。另一方面,PBS的生物降解率為57%。。

研究團隊亦就堆肥過程中綠色複合材料的縱向彈性係數、拉伸強度、斷裂延伸率、密度變化等進行了歸納,可知與水中不同,堆肥中綠色複合材料的縱向彈性係數、拉伸強度、斷裂延伸率在4週後迅速下降。此外,堆肥中綠色複合材料的重量在2週後減少了15%。將PBS與綠色複合材料進行比較並觀察縱向彈性係數、拉伸強度、斷裂延伸率與生物降解率之間的關係,發現縱向彈性係數、拉伸強度、斷裂延伸率的下降率與生物降解率之間存在相關性,但巧合的是,結果與材料無關。

複合材料生物降解性的評估方法尚未完全建立。而此次研究首度證明了機械性能變化與分解速率之間的關係。今後東北大學將對各種生物降解性複合材料以及生物降解性評估方法展開更深入的研究。


資料來源: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20240515_02_paper.pdf
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