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2022-01-10
颗粒在线讯：全球每年制造约3亿吨塑料产品，其中很大部分为一次性塑料制品。其中，一次性塑料吸管的广泛使用造成严重的环境问题，并对人类健康构成着潜在威胁；然而，纸吸管作为其最常用的替代品，由于力学性能差和令人不快的用户体验而不太令人满意。
纤维素是由葡萄糖基重复单元形成的一种天然多糖。除了植物，细菌也能生产纤维素，称为细菌纤维素，并且细菌纤维素有更高的结晶性和独特的超精细纳米网格，赋予自身超强的机械性能。基于此，中国科学技术大学俞书宏院士、管庆方副研究员合作，利用木葡糖酸醋杆菌合成的纤维素为基础，制备了力学性能优异、耐热、不释放微塑料并且可食用的吸管。
图1 BC基吸管的制备流程示意图及细菌纤维素的结构
图2 BC基吸管结构的表征
这种吸管可以在实验室大量制备，并且海藻酸钠的引入填充了细菌纤维素网络中的孔隙。卷曲后层与层之间没有明显的边界。
细菌纤维素-海藻酸钠膜的抗张强度达到420.5 ± 31.3 MPa（纸张40.8 ± 5.5 MPa），韧性达到23.9 ± 1.7 MJ m−3，是纸张的14倍之多；抗压强度、模量和弯曲强度分别达到25.3 ± 2.7 MPa、474.4 ± 51.0 MPa和35.3 ± 3.9 MPa，远优于传统的纸吸管。即使在湿态下，制备的吸管的弯曲强度也优于表面涂覆疏水层的商用纸吸管。
图3 细菌纤维素、细菌纤维素-海藻酸钠和纸的拉伸性能比较
图4 不同吸管的综合力学性能比较
图5 不同吸管的综合性能评价
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