بحث دوام صفحات تخریب پذیر: آیا مواد سازگار با محیط زیست می توانند تسلط پلاستیک را لرزاند؟
در آگاهی از محیط زیست امروز ، صفحه تخریب پذیر یکبار مصرف S در بازار پلاستیک سنتی با نرخ رشد سالانه مرکب 12.3 ٪ تأثیر می گذارد. اما وقتی مصرف کنندگان صفحات نشاسته ذرت نازک را انتخاب می کنند ، همیشه یک سؤال اساسی دارند: آیا این محصول به ظاهر شکننده واقعاً با محصولات پلاستیکی که از نظر دوام تأیید شده است ، می تواند رقابت کند؟
1. نبرد توهین آمیز و دفاعی علوم مواد: رمزگشایی دوام در سطح مولکولی
استحکام کششی پلاستیک پلی پروپیلن (PP) می تواند به 30-40MPA برسد ، و ترتیب منظم زنجیرهای مولکولی آن یک ساختار کریستالی متراکم را تشکیل می دهد و به این ماده مزایای دوگانه مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر تغییر شکل می دهد. در مقابل ، استحکام کششی ماده زیست تخریب پذیر اصلی PLA (اسید پلیلاکتیک) 50-70MPA است که به نظر می رسد برتر است ، اما کشیدگی در زمان استراحت تنها 2.5-5 ٪ است. این ویژگی سفت و سخت اما سخت نیست که هنگام خم شدن ، ترک آن را آسان می کند.
آزمایشات شبیه سازی آزمایشگاهی نشان می دهد که هنگام بارگیری با 500 گرم غذای گرم (80 ℃) ، تغییر شکل صفحات شام پلاستیکی سنتی تنها 0.8 میلی متر بعد از 45 دقیقه است ، در حالی که تغییر شکل صفحات شام PLA در همان شرایط 2.3 میلی متر است. این تفاوت به دلیل دمای تغییر شکل حرارتی مواد است: 102 PP بسیار بالاتر از 55 PLA است. هنگامی که مایع موجود در فنجان قهوه از 60 ℃ فراتر رود ، حرکت حرارتی زنجیره مولکولی PLA از نقطه انتقال شیشه شکسته می شود و باعث نرم شدن ساختار می شود.
2. چالش های دوام در سناریوهای زندگی واقعی: شکاف آزمایشگاه تا پیک نیک
در تست شبیه سازی Tüv Rheinland ، صفحات شام پلاستیکی سنتی پس از 10 قطره دست نخورده باقی مانده است ، در حالی که صفحات شام فیبر بامبو در قطره سوم آسیب لبه ای داشتند. این شکاف به ویژه در سناریوهای بار پویا قابل توجه است: هنگامی که با سوپ جاری بارگیری می شود ، صفحات شام PLA 27 ٪ زودتر از محصولات PP در تست جدول لرزش به بیرون درز می شوند.
اما ظهور مواد کامپوزیت جدید بازنویسی قوانین است. PLA تقویت شده با نانوکریستال سلولز (CNC/PLA) که توسط تیم آکادمی علوم چین ساخته شده است ، 40 ٪ افزایش در مدول خمشی را بدست آورده است ، و از طریق اتصال مکانیکی فیبرهای نانو و ماتریس ، دمای تغییر شکل گرما به 75 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. این ایده از ساخت "ساختار بتونی مسلح" در مقیاس میکروسکوپی باعث می شود که مواد قابل تخریب نزدیک به پلی استایرن درجه مواد غذایی در خواص مکانیکی برای اولین بار باشد.
3. هنر متعادل کردن حفاظت از محیط زیست و عملکرد: تولد تعریف جدیدی از دوام
آخرین ارزیابی چرخه زندگی اتحادیه اروپا نشان می دهد که صفحات شام سنتی PP باید 23 بار مورد استفاده مجدد قرار گیرد تا با تأثیر محیطی صفحات شام PLA هماهنگ باشد. این صنعت را وادار می کند تا تعریف "دوام" را دوباره بررسی کند: هنگامی که صفحات شام قابل تخریب ، قدرت فشاری 0.5KN مورد نیاز توسط استاندارد ISO 21996 را در یک سناریوی واحد استفاده کرده اند ، آیا پیگیری شاخص های قدرت که بیش از الزامات عملکردی است ، هدر دادن منابع است؟
سری "استقامت فوری" که توسط DAIO Paper در ژاپن ساخته شده است ، یک پاسخ ابتکاری را ارائه می دهد: از طریق طراحی ساختار راه راه در سطح میکرون ، صفحات شام فیبر Bagasse در مرحله بارگذاری سفت و سخت باقی می مانند و انرژی را از طریق فروپاشی ساختاری در هنگام آسیب رساندن جذب می کند. این طراحی بیونیک محصول را قادر می سازد 98 ٪ از آزمون افت 1.2 متر را پشت سر بگذارد ، ضمن اینکه تخریب کامل را طی 180 روز تضمین می کند.
صفحات شام قابل تخریب با استفاده از محرک دوگانه انقلاب مادی و خواسته های حفاظت از محیط زیست ، یک سیستم مختصات عملکرد جدید ایجاد می کنند. اگرچه ممکن است آنها هرگز نتوانند ویژگی های "ابدی" پلاستیک ها را تکرار کنند ، از طریق طراحی دقیق تطبیق زندگی ، آنها یک خط دفاعی سبز به اندازه کافی قوی را در سناریوهای خاص ایجاد کرده اند. هنگامی که مصرف کنندگان صفحه شام ​​کامپوزیت PLA نسل سوم را در خود جای می دهند ، نه تنها از دمای مواد ، بلکه حکمت بشر در جاده توسعه پایدار نیز احساس می کنند .