生物塑料混合物的优化：纳米级研究揭示新机遇

来自 实验室仪器网

科研团队在生物塑料领域取得了重要进展，通过纳米级技术深入研究生物塑料混合物的结构和性能，为材料的优化提供了新的视角。也为可持续发展目标的实现铺平了道路。

科研团队最近利用BESSY II设备研究了一种新工艺，该工艺可以使用两种基础材料制造具有高界面强度的热塑性共混物。在IRIS 光束线的新纳米站拍摄的图像显示，在此过程中形成了纳米晶体层，从而提高了材料性能。这项研究发表在ACS应用材料与界面上。

随着可持续发展需求的增加，生物塑料因其环保特性受到广泛关注。然而，生物塑料的性能常常受到其组成和加工方法的限制，如何优化其性能成为研究的重点。

研究团队采用了先进的纳米表征技术，深入分析了不同生物塑料混合物的微观结构。这些技术包括扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），使研究人员能够观察到材料内部的细微变化。

生物基热塑性塑料由有机可再生资源制成，使用后可回收利用。将这些材料与其他热塑性塑料混合可以提高其耐用性；然而，这些混合物中的材料与材料的接触通常需要改进才能达到最佳性能。

生物基热塑性塑料被认为是环保材料，它来自非石油原料，可以像传统热塑性塑料一样回收利用。例如，热塑性塑料基料聚乳酸(PLA)可以用玉米或甘蔗生产。

世界各地的研究人员正在努力优化PLA基聚合物的性能，通常采用将其与其他热塑性基础材料相结合的方法。然而，这带来了巨大的挑战。

研究小组目前正在演示如何将PLA与另一种热塑性塑料有效结合。他们开发了一种方法，可以在制造过程中生产某些基于PLA的共聚物，例如SAD。

这项创新利用ICIC方法在不同聚合物相之间的界面处创建高度稳定的（立体）结晶层，促进了两种原材料的混合。

已经确定了BESSYII中的工艺，这些工艺可确保混合热塑性塑料的机械性能得到显著提高。为了实现这一点，他们在BESSYIIIRIS光束线上分析了含有PLA基共聚物的样品，以及纯50%热塑性塑料PLA和PVDF混合物。

使用IRIS光束线的红外光谱展示了PLA基共聚物SAD的形成。额外的X射线观察揭示了SAD的形成如何影响结晶行为。IRIS光束线的新纳米成像和光谱功能可实现先进的化学可视化，并可识别小至30纳米的样品区域。

这种精度对于确定立体复合晶体仅位于界面处至关重要。红外纳米显微镜图像显示界面处有一层厚度为200-300纳米的立体复合晶体。

界面处立体复合晶体的形成提高了稳定性和结晶温度。界面处的成核加速了PLLA/PVDF共混物的整体结晶过程。

此外，界面结晶层通过促进相间机械应力的传递来改善拉伸性能，使断裂伸长率可增加高达250％。通过制定新战略，为高性能聚合物混合物的开发扫清了道路。

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