在全球尋求環保替代材料的背景下，義大利米蘭理工大學化學、材料和化學工程系“Giulio Natta”，攜手芬蘭阿爾託大學、芬蘭 VTT 技術研究中心和 CNR SCITEC 研究所，成功開發了一種兼具高強度與防水性能的可持續疏水紙。這項突破性的研究成果不僅為傳統石油基材料提供了可生物降解的替代品，還展示了在包裝和生物醫學設備中的潛在應用。
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創新方法：纖維素奈米纖維與胜肽結合
纖維素奈米纖維（Cellulose Nanofibers, CNF）是一種來自纖維素的天然纖維，源於可再生且可生物降解的資源，因其強度和多功能性而備受矚目。這項研究以 CNF 作為基礎材料，並創新性地加入短鏈蛋白質（即胜肽序列），而無需化學改性。
米蘭理工大學 SupraBioNanoLab 的研究人員透過這種超分子方法，實現了材料性能的顯著提升。研究顯示，即使添加極少量的胜肽（低於 0.1%），也能大幅增強材料的機械強度和耐腐蝕性能。研究團隊成員 Elisa Marelli 表示，這些胜肽序列能與奈米纖維結合，提升材料的結構性能，使它們具有更強的耐腐蝕性能，實現環保材料的突破。
氟原子引入與性能提升
為進一步增強材料的疏水性，研究人員在胜肽序列中引入了氟原子。這一改進形成了一層結構化的疏水膜，使材料具備更優異的防水性能，同時保持其生物相容性與永續可持續特性。
另一位研究團隊成員 Pierangelo Metrangolo 強調，這項進展為開發與石油基材料性能相媲美的生物材料開闢了新機會，實現高效能與低環境影響的雙重目標。
永續包裝與生物醫學應用
這種新型生物材料不僅在性能上媲美石油衍生材料，還具有顯著的環境效益。其卓越的防水性能使其成為永續包裝的理想選擇，尤其適合需要防潮的食品包裝。而其生物相容性則為生物醫學設備的設計提供了廣闊的應用前景，例如植入物和藥物輸送系統。
對未來的影響
這項名為“奈米纖維素與短肽的自組裝可提高機械強度和阻隔性能”的研究，已登上《材料化學雜誌 B》，充分展示了其在材料科學與可持續發展領域的前瞻性。隨著市場對環保替代品需求的增加，這類可持續疏水紙有望在多個領域得到廣泛應用，成為未來綠色材料技術的里程碑。
參考文獻:
- “Nanocellulose-short peptide self-assembly for improved mechanical strength and barrier performance” by Alessandro Marchetti, Elisa Marelli, Greta Bergamaschi, Panu Lahtinen, Arja Paananen, Markus Linder, Claudia Pigliacelli and Pierangelo Metrangolo, 19 August 2024, Journal of Materials Chemistry B.
- This Water-Resistant Paper Could Revolutionize Packaging and Replace Plastic
- 奈米纖維與胜肽結合，提升疏水紙的防水能力
（首圖來源：AI 生成）
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