摘要:天然生物聚合物已成为准备生物降解食品包装的关键参与者。然而,生物聚合物通常是高度亲水性的,这在与水相互作用相关的屏障特性方面施加了限制。在这里,我们使用多层设计增强了生物基包装的屏障特性,其中每一层都显示一个互补的屏障函数。氧气,水蒸气和紫外线屏障。我们首先设计了几种包含CNF和Carnauba蜡的设计。在其中,我们在包含三层的组装中获得了低水蒸气的渗透率,即CNF/Wax/CNF,其中蜡作为连续层存在。然后,我们在几丁质纳米纤维(LPCHNF)上掺入了一层木质素纳米颗粒,以在维持紫外线的同时引入完全屏障,同时保持纤维透明度。包括CNF/Wax/LPCHNF的多层设计启用了高氧(OTR为3±1 cm 3/m 2·Day)和水蒸气(WVTR为6±1 g/m 2·天),以50%的相对湿度为50%。它也对石油穿透也有效。氧气渗透性受纤维素和几丁质纳米纤维的紧密网络的控制,而通过组装的水蒸气散析则由连续的蜡层调节。最后,我们展示了我们的完全可再生包装材料,以保存商业饼干(干粮)的质地。我们的材料显示出与原始包装相似的功能,该功能由合成聚合物组成。关键字:纤维素纳米纤维,蜡,木质素颗粒,分层生物聚合物,可持续纤维,生物基包装■简介
© 高等教育出版社 2023 当今世界正面临许多危机,包括气候变化、环境污染、资源稀缺和资源消耗猖獗。为了解决这些问题,有必要寻求低碳、环保和成本效益高的解决方案。解决这些挑战的一个有希望的途径是使用生物质基材料,这种材料具有许多独特的优势,包括可再生性、可生物降解性和丰富性。先进的生物质材料已经在各种应用中尝试用于解决全球问题,例如能源危机、环境污染和资源短缺。在本期特刊中,我们的目标是提高研究人员对生物质基材料领域的关注和兴趣,并促进先进生物质材料科学和技术的发展。这些先进的生物质基材料是传统石化材料的可持续替代品。通过促进对先进生物质基材料的研究,本期特刊旨在推进跨学科研究的前沿,并为更可持续的未来铺平道路。本期特刊有助于我们了解基于纤维素、木质素和其他生物质的先进功能材料。为了更好地说明针对性,将出版两期(第17卷第7期和第8期)。研究论文展示了这些材料的合成、改性、性能、功能以及在能源、环境和其他新兴领域的潜在应用,强调了它们在应对紧迫的全球挑战中的重要性。综述探讨了纤维素在低介电常数绝缘纸和锂离子电池中的作用,以及离子液体在生物质基材料合成和应用中的潜在优势。在能源存储和转换领域,先进的生物质材料在解决材料和设备层面的挑战方面发挥了关键作用。纤维素基聚合物电解质复合材料是一种能很好地保持形状的材料。当与纳米碳材料结合时,它们表现出良好的封装性能和更高的热能存储能力。通过烷基链桥接将酚羟基引入木质素磺酸盐(LS),再将改性后的LS掺杂到PEDOT中,可以增强PEDOT的电子传输能力。采用磷酸盐辅助水热法制备的木质素多孔碳可作为超级电容器电极,具有较高的比电容和良好的循环性能。采用一步“浸渍聚合”法制备了聚吡咯(PPy)与纤维素纳米纤维(CNF)的复合薄膜电极,纤维素微纤维和纳米纤维在锂离子电池中的应用,综述了纤维素微纤维和纳米纤维在高能量密度电池中的应用,并介绍了用于高能量密度电池的高质量负载纸电极的新发展趋势和最新进展与方法。
绿色和可持续化学是全球循环经济和更可持续社会运动的核心。绿色化学 30 年前就已成为公认的术语,主要建立在多年的工艺化学改进之上,这些改进带来了更安全、更高效的化学制造。早期的运动主要集中在尽可能避免使用更危险的化学物质和减少有毒化学废物。虽然这些仍然是核心组成部分,但现在人们对化学领域有了更全面的看法,原料、工艺和产品成为关注的焦点。Frontiers Green and Sustainable Chemistry 力求涵盖化学产品生命周期的所有关键阶段,包括可再生资源和废物增值、清洁合成和替代技术、产品性能以及环境影响和可回收性等关键主题。我们寻求高质量的研究文章,这些文章涉及所有关键行业的重要产品,包括先进材料、药品和其他生物活性物质、电子产品以及家庭和个人护理产品。我们从 2024 年中精选了 10 篇反映这些原则和价值观的优秀研究文章。在文章《将废水中的鸟粪石转化为氢燃料储存化合物氨硼烷》中,一种有趣且重要的未来氢源氨硼烷是从废水中合成的(Dingra 等人)。这不仅为广泛使用的废物打开了新用途,还可以帮助缓解人们对废水充分处理的日益担忧。有机废物的一种更广泛认可的用途是将其热解以生产有用的油,例如可以与传统原油原料共同进料的油。然而,这种热解油的最大问题往往是质量差。在《用流体催化裂解处理可再生和废物基原料:对催化性能的影响和改进催化剂设计的考虑》中,FCC 中固体催化剂的优化表明,热解油可以用作化石油的替代品,而对性能影响甚微(Mastry 等人)。木质素是数量最多但开发程度最低的自然资源之一,尽管具有化学潜力,但其废弃物比原料更多。在《工业木质素的生物催化选择性酰化:设计用于工业配方的新型生物基添加剂的新途径》中,工业钠盐木质素通过生物催化工艺进行化学改性(Sarieddine 等人)。所得材料具有有用的特性,表明可能具有实际的工业应用价值。
对可持续材料的日益增长的需求激发了对自然来源衍生的纳米纤维素的兴趣。这项研究的重点是使用纤维素酶通过酶水解从椰子纤维中合成纳米纤维素。为了优化生产过程,使用了1500 U/ml的纤维素酶浓度,并具有不同的酶体积(100、200、300、400和500 µL)。预处理步骤包括10%NaOH的划定和40%H 2 O 2的漂白,从而促进纤维素提取。综合分析表明,椰子纤维含有42.95%的α-纤维素,72.51%全纤维素,29.56%的半纤维素和22.77%的木质素。加入400 µL纤维素酶,达到了10.21 µm的最佳纳米纤维素大小(NSSK),表明纤维的酶促分解有效。扫描电子显微镜(SEM)表征了具有细纤维和表面不规则性的不均匀形态。傅立叶变换红外光谱(FTIR)的结果显示出显着的化学变化,包括在1728 cm -cm -1时峰值降低,峰从1600 cm -到1598 cm -μ的变化,以及在1028-1050 cm -〜1028-1050 cm -〜的范围内的增强峰。这些改变表明有效修饰木质素和半纤维素,证实了从椰子纤维成功生产环保纳米纤维素的。调查结果强调了利用椰子纤维作为纳米纤维素生产的可再生资源的潜力,为各种行业的可持续应用铺平了道路。©2025 SPC(SAMI Publishing Company),《亚洲绿色化学杂志》,用于非商业目的。
摘要:短期电子设备的不断增长固有地导致大量有问题的废物,这构成了环境污染的风险,危害人类健康并引起社会经济问题。因此,为了减轻这些负面影响,我们的普遍兴趣是将传统材料(聚合物和金属)替换为电子设备中的传统材料(聚合物和金属),并在可能的情况下,同时考虑了功能,制造性和成本的各个方面。在这项研究中,我们探索了可生物降解的生物塑料的使用,例如聚乳酸(PLA),与多羟基丁酸(PHB)(PHB)(PHB)以及与Pyrolyzed的木质素(PL)以及多壁处理的碳nan型(My naneS)(梅尔氏含量)相结合。电子组件,包括等离子体处理,浸入涂料,喷墨和丝网印刷,以及热混合,挤出和成型。我们表明,经过短暂的氩等离子处理,对热泡PLA-PHB混合纤维的表面进行了短暂的表面处理后,单壁碳纳米管(SWCNTS)的渗透网络(SWCNT)可以通过浸水层沉积至1kΩ /□的薄板电阻,以制造能涂层的电极,以制造能力触摸触摸传感器的电极。我们还证明,作为浮光电介质底物的生物塑料膜适用于通过喷墨和屏幕印刷的手段来沉积SWCNT和AG(分别为1kΩ /□和1Ω /□)的导电微图案(分别为1kΩ /□和1Ω /□),并具有潜在电路板的应用。关键字:生物塑料,复合材料,混合物,热解木质素,电气设备,电极,触摸屏,EMI屏蔽■简介此外,我们以PL和MWCNT为PLA的复合和成型的复合材料是电磁干扰屏蔽材料的优秀候选物,其k频段无线电频率(18.0 - 26.5 GHz)分别屏蔽了高达40和46 db的效果。
大多数内部材料产品,例如化学涂料,粘合剂,瓷砖等。发射VOC和甲醛。发射VOC和甲醛的粘合剂用于木材制造产品的粘附,例如胶合板(单板板),刨花板。在隔离材料中,石棉包含。在油漆的情况下,它可以使用不包含铅或最少铅的油漆。建议使用含有亚麻籽油代替石油的天然涂料。可以将VOC粘合剂,低VOS水泥和低VOC灰泥的胶合板,镶有粘合剂的纤维板,带有胶粘剂的纤维板用作替代方案。和木材中的木质素可以使用。此外,环保材料(例如压缩稻草而不是化学隔热材料)可能是另一种5)。
纳米纤维素是指纳米级至少具有一个维度的纤维素材料。It is the most abundant natural polymer on Earth, extracted from plants termed plant cellulose ( Yadav et al., 2021 ), produced by microbial cells called bacterial cellulose (BC) or bacterial nanocellulose (BNC) ( Ul-Islam et al., 2021 ), and synthesized enzymatically such as by the cell-free enzyme systems, named as bio-cellulose ( Ullah等人,2015年; Kim等人,2019年)。在过去的几十年中,纳米纤维素的不同形式,包括纤维素纳米晶体(CNC),纤维素纳米纤维(CNF)和BNC,由于其丰富性,可再生和物理上的高表面和物理性能,并引起了人们对创新材料的发展的极大关注亲水性,可可性,多功能性和出色的生物学特征(生物相容性,生物降解性和无毒性)。可以通过添加其他天然和合成聚合物,纳米材料,粘土和其他材料以及通过掺入其他官能团(例如肽)来调整这些特性(Malheiros等,2018)。与CNC和CNF不同,可以通过改变产生纤维素的微生物细胞的生长和培养条件来调整BC的结构特征(Ullah等,2016)。纳米纤维素的表面化学,孔隙率,纤维取向和物理结构可以在宏观,微观甚至纳米级进行控制。此外,纳米纤维素还具有有限的生物相容性和光学透明度。以凝胶,薄片,膜,膜,膜,颗粒,纤维,纤维,纤维,纸张,管子,胶囊,海绵,层压和涂料的新颖和涂料的新颖和涂料应用在食品中(Cazón和Vázón和Vázquezquezquez,20221; Du等人,2019年),伤口敷料(Mao等,2021; Wang等,2021),药物输送(Li等,2018; Raghav等,2021),3D印刷的生物联系(McCarthy等人(McCarthy等)(McCarthy等,2019; 2019; Fourmann et al。,2021年),远处的远处(Fareenge),远处的Shereng al al al an。 Al。,2019年),膜过滤器(Yuan等,2020),纺织品(Salah,2013),柔软的显示器(Fernandes等,2009),面罩(Bianchet等,2020)等。全球环境降解问题,自然能源的耗尽,与健康相关的问题和其他人类需求极大地将与材料相关的研究推向了从可再生资源(即纤维素,半纤维素,木质素,木质素)和微生物(即(I.E)(即bnc,bnc)进行材料的材料的材料(即纤维素,半纤维素,木质素),用于使用各种聚合物材料的使用。尽管从此类来源获得的纳米纤维素具有独特的特征,但它不具有抗菌活性,抗氧化活性,电磁特性和催化活性等特征,这是其专业应用所需的。植物纤维素虽然廉价来源,但需要复杂的提取程序和合成后处理
用替代粘合剂代替油基沥青可以最大程度地减少提取,运输和完善原油以生产沥青的环境影响。此外,有些可能含有生物碳,该碳是“碳信用”,以补偿其他排放。目前,实际实施仅限于实验性工作,但行业和学术界正在研究许多发展。将来,这甚至可能代表以脱碳方式制造的常规油基粘合剂。在本研究中的计算中,考虑了基于商业木质素的生物成分的特定EPD。尽管如此,目标是不仅代表该特定解决方案的效果,还代表基于其他生物源的其他解决方案的效果。到2030年,这些材料被假定的常规粘合剂替换为零,到2050年为10%。
原料主要由纤维素和半纤维素组成,木质素含量低于木质纤维素材料,包括粮食和饲料作物残渣,如稻草、秸秆、果壳和壳;淀粉含量低的草类能源作物,如黑麦草、柳枝稷、芒草、巨蔗;主要作物前后的覆盖作物;草地作物;工业残渣,包括从粮食和饲料作物中提取植物油、糖、淀粉和蛋白质后的工业残渣;以及来自生物废物的材料。草地作物和覆盖作物被理解为临时、短期播种的牧场,由淀粉含量低的草豆科植物混合物组成,用于获取牲畜饲料并改善土壤肥力,从而获得更高的可耕主要作物产量。
