隨著高質(zhì)量食品和藥品需求的增長(zhǎng),冷鏈物流市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)大,然而常用的聚苯乙烯泡沫(EPS)因不可生物降解性造成嚴(yán)重環(huán)境污染,且其溫度緩沖性能不足,需配合輔助制冷,易引發(fā)溫度分布不均和能源過度消耗等問題,因此開發(fā)可生物降解且高效的溫度緩沖替代包裝材料已成為迫切需求;谙嘧儾牧希PCM)的溫度緩沖包裝被視為極具潛力的解決方案,其中聚乙二醇 400(PEG400)作為有機(jī) PCM,因生物安全性高、低腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定及成本低等特點(diǎn),適合作為低溫儲(chǔ)能介質(zhì),但現(xiàn)有研究中,相關(guān)聚乙二醇類相變材料存在泄漏或封裝效率低等問題,嚴(yán)重制約了其在冷鏈物流中的實(shí)際應(yīng)用。天然多糖具有可再生、可降解和環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì),在包裝領(lǐng)域備受關(guān)注。天然多糖豐富的活性基團(tuán),通過交聯(lián)等策略,可提升其作為載體材料的負(fù)載和封裝能力。
近日,廣西大學(xué)林寶鳳教授團(tuán)隊(duì)在綠色低溫緩沖包裝材料的研究取得重要進(jìn)展,通過預(yù)成型后增強(qiáng)與冷凍干燥相結(jié)合的方法,制備了一種基于羧甲基殼聚糖/海藻酸鈉/聚乙二醇 400 的新型成型穩(wěn)定相變材料(FSPCM)。研究結(jié)果表明,作為主要性能之一,PEG400的高封裝效率(50.37%)使這種 FSPCM 具有比聚苯乙烯泡沫更強(qiáng)的溫度緩沖性能。令人驚喜的是,層狀外殼還賦予了 FSPCM 出色的機(jī)械性能(楊氏模量為 10.27 兆帕)、抗?jié)B漏性(在 80 ℃下放置 5 天后仍未檢測(cè)到PEG400滲漏)和抗菌性能(對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌率大于 99.5%)。此外,FSPCM 還具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和生物相容性。本研究為綠色低溫緩沖冷鏈運(yùn)輸?shù)奶娲b開發(fā)提供了新的視角。
圖 1. 不同PEG400含量樣品的截面SEM圖像。 (a) CSGC、(b) CSPGC-1、(c) CSPGC-2、(d) CSPGC-3 和 (e1-3 和 f) CSPGC-4 橫截面的SEM圖像。

圖 3. 低溫緩沖性能測(cè)試。(a) 實(shí)時(shí)紅外熱成像(從左到右依次為 CSPGC-4、EPS 和 CSGC 箱)。(b) 不同方框(Ⅰ:對(duì)照組;Ⅱ:EPS;Ⅲ:CSGC;Ⅳ:CSPGC-4)內(nèi)的冷卻和(c)加熱時(shí)間-溫度曲線。(d) 魚肉在冷鏈運(yùn)輸模擬試驗(yàn)中的時(shí)間-溫度曲線。
圖 4. 熱穩(wěn)定性測(cè)試。(a) 顯示 CSPGC-4(左)和 PEG400(右)形態(tài)穩(wěn)定性能的數(shù)碼照片。(b) 泄漏測(cè)試過程的數(shù)碼照片。(c) CSGC 和 CSPGC 的 TGA 和 DTG 曲線。比例尺:2 cm。
該工作以“Carboxymethyl chitosan-based form-stable phase change materials with ultra-low leakage and excellent low-temperature buffering performance”為題發(fā)表于《Carbohydrate Polymers》。論文的共同通訊作者為廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院林寶鳳教授、中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所唐忠鋒研究員,第一作者為2023級(jí)碩士研究生郭鄧爽。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(22175045)、廣西自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(2021GXNSFDA220005)等項(xiàng)目資助。
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0144861725008173
- 廣西大學(xué)林寶鳳教授 IJBM:XSBR介導(dǎo)的生物質(zhì)聚合物 - 一種解決天然多糖基薄膜低韌性和高親水性的新策略及在食品包裝中的應(yīng)用 2025-06-23
- 西北師范大學(xué)彭輝、馬國(guó)富教授團(tuán)隊(duì) ES&T: 讓空氣直接澆灌莊稼 2025-06-01
- 華南理工張水洞教授團(tuán)隊(duì) Nano Energy/Mater. Horiz.: 天然多糖的本征光熱轉(zhuǎn)化及其綠色彈性體應(yīng)用 2025-02-16
- 華南農(nóng)大胡洋副教授/楊卓鴻教授、南亞所楊子明研究員 IJBM: 開發(fā)新型綠色包裝材料構(gòu)建食品包裝用超疏水涂層紙 2025-06-25
- 天大/國(guó)科大黃輝團(tuán)隊(duì) Angew:硼酸酯直接轉(zhuǎn)金屬途徑實(shí)現(xiàn)高效Suzuki?Miyaura聚合新范式 2025-06-24
- 超分子化學(xué)賦能綠色材料新未來:武漢大學(xué)陳朝吉團(tuán)隊(duì)在《Nat. Rev. Mater.》發(fā)表纖維素綜述 2025-06-10
- 天工大高輝/馬飛賀/余云健 Small:疏水標(biāo)簽/低溫光熱協(xié)同增強(qiáng)腫瘤治療 2025-07-11