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浙江大学吴迪Mater. Des.:果蔬冷链包装用导热抗菌BNNS/PCL/CS纳米纤维垫的开发

学术动态    2023-01-05 10:32

DOI: 10.1016/j.matdes.2022.110931

 

提高抗菌包装材料的导热性对于传递水果和蔬菜在冷链过程中产生的呼吸热、提高冷却效率以及减少采后损失至关重要。在这项工作中,研究者使用溶液吹纺(SBS)快速开发出氮化硼/聚己内酯(PCL)/壳聚糖(CS)纳米纤维垫。结果表明,氮化硼纳米片(BNNS)/PCL/CS垫的面内和面间热导率分别为1.403和0.826W·m-1·K-1,是对照组的2.4和1.4倍,所开发的垫子在40s加热过程中显示出快速热响应性。形态学结果表明,BNNSs以物理模式均匀堆叠在PCL/CS纳米纤维上。随着BNNSs的加入,垫子的热稳定性和水蒸气阻隔性能得到改善,纳米纤维的平均直径从385.6nm减小到221.0nm。此外,开发的垫子在体外表现出良好的抗菌活性,且具有疏水表面。这项工作表明,由SBS开发的BNNS/PCL/CS纳米纤维垫是一种很有前途的绿色、可持续果蔬冷链包装材料。

 

图1.混合溶液的图像以及SBS工艺中纳米纤维垫制备模具的示意图。

 

图2.PCL(A)、PCL/CS(B)、6%BNNS/PCL/CS(C)、12%BNNS/PCL/CS(D)和18%BNNS/PCL/CS(E)纳米纤维的3000倍放大扫描电镜图及直径分布。

 

图3.6%BNNS/PCL/CS(A)、12%BNNS/PCL/CS(B)和18%BNNS/PCL/CS(C)垫子的硼元素映射结果,6%BNNS/PCL/CS(D)、12%BNNS/PCL/CS(E)和18%BNNS/PCL/CS(F)纤维的TEM图像。

 

图4.(A)PCL垫、BNNSs和包覆不同重量比的BNNSs的纳米纤维垫的FTIR光谱,(B)PCL垫、BNNSs和包覆不同重量比的BNNSs的纳米纤维垫的XRD图谱。

 

图5.(A)纳米纤维垫的DSC和(B)TGA曲线。

 

图6.(A)扭曲和弯曲18%BNNS/PCL/CS垫的图像;纳米纤维垫的力学性能:(B)应力-应变曲线;(C)弹性模量;(D)抗拉强度;(E)断裂伸长率。误差条上方的不同小写字母表示不同纳米纤维垫之间的显著差异。

 

图7.(A)PCL/CS、6%BNNS/PCL/CS、12%BNNS/PCL/CS和18%BNNS/PCL/CS垫子的λ1(面内热导率)和λ2(面间热导率)值。误差条上方的不同小写字母表示不同纳米纤维垫之间的显著差异。(B)PCL/CS、6%BNNS/PCL/CS、12%BNNS/PCL/CS和18%BNNS/PCL/CS垫在40s加热过程中的红外热图像。误差条上方的不同小写字母表示不同纳米纤维垫之间的显著差异。

 

图8.(A)番茄果实贮藏7天后的重量损失,(B)番茄果实贮藏结束时的硬度,(C)番茄果实贮藏24h后的温度。误差条上方的不同小写字母表示不同纳米纤维垫之间的显著差异。

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