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作者:刘航 来源:澎湃新闻 发布时间:2021/11/12 21:40:11
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英国研究者用纤维素制成无毒可降解闪光剂,可用于化妆品

 

亮闪闪的化妆品、饮料、油漆、标签和包装的闪光剂一般由有毒、不可持续的材料制成,并导致塑料污染。

最近,英国剑桥大学的研究者提出一种制造闪光剂的新方法——用植物、水果、蔬菜和木浆中的纤维素制造闪光剂。这种闪光剂是可持续、无毒、可生物降解的。此外,这种生产的能源密集度比传统方法低。

相关论文于当地时间11月11日发表在国际知名学术期刊《自然-材料》上,标题为“Large-scale fabrication of structurally coloured cellulose nanocrystal films and effect pigments”。

该论文通讯作者 Silvia Vignolini 教授表示:“传统颜料,就像你日常的闪光材料,不是可持续地生产的。”“它们进入土壤、海洋并导致整体的污染。消费者开始意识到,闪光剂虽然很有趣,但会对环境造成真正的危害。”

如今,科学家们正在大力寻找更可持续的方法来生产效果颜料和功能性纳米材料,来代替这些对环境成分。

这项研究的闪光剂由纤维素纳米晶体(CNC)制成,它可以通过“结构色”过程来弯曲光线,从而展示出鲜艳的色彩。同样的现象产生了自然界中一些最亮的颜色——如蝴蝶翅膀和孔雀羽毛的颜色,这种色彩即便经过一个世纪也不会褪色。

纤维素纳米晶体是纤维素的衍生物,它作为可再生的植物胶体颗粒,能够通过溶剂蒸发驱动的自组装形成光子薄膜。其自组装成结构有色薄膜引起了科学界及其他领域的极大兴趣,成为生产更可持续颜料的潜在候选者。

研究人员表示,他们的材料可用于替代化妆品中广泛使用的塑料闪光颗粒和微小的矿物效果颜料。在欧洲,化妆品行业每年使用约5500吨微塑料。

目前,人们已经对调节纤维素纳米晶体自组装的关键过程较为理解,现在也有几家公司大量供应纳米纤维素。不过,商业开发现在还有瓶颈——仅在小规模上进行了研究,忽略了在工业环境中开发这种可持续材料所需的连续沉积过程所带来的限制和挑战。此项工作中,研究者首次展示了一种工业化大规模制造的路线:在商业卷对卷涂层装置上浇铸纤维素纳米晶体悬浮液,该悬浮液会沉积下来,随后经历干燥、分层,从而产生大尺寸的薄膜。研究者可优化自组装过程的涂层参数,制造在整个可见光范围内可调颜色的薄膜。

在生产出大规模的纤维素薄膜后,研究人员将其进行热处理、研磨和尺寸分选,以产生结构上有色的颗粒,所得颗粒可以用作闪光剂或效果颜料。

这种颗粒可生物降解、不含塑料、不会因水褪色,应用广泛。而且,这种闪光颗粒非常安全,甚至可以食用。此外,该过程的能源密集程度远低于传统方法。闪光剂应用不使用合成聚合物时,公司经常使用云母和二氧化钛组合成效果颜料。然而,由于后者潜在的致癌作用,二氧化钛最近在欧盟被禁止用于食品应用,而云母的提取通常发生在可能依赖剥削行为(包括童工)的发展中国家。

“传统上,效果颜料矿物必须在高达 800°C 的温度下加热才能形成颜料颗粒。考虑到全球生产的矿物效果颜料的数量,你会意识到它们的使用对地球有害。”论文第一作者、博士生Benjamin Droguet表示。

Vignolini表示,“我们相信,该产品可以通过提供完全可持续、可生物降解的纯素颜料和闪光剂来彻底改变化妆品行业。”

尽管该过程仍需要进一步优化,但研究人员希望成立一家公司,在未来几年把这种颜料和闪光剂推向市场。

 
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