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为缓解一次性塑料造成的海洋污染，研究人员开展了透明纸板（tPB）的研究。通过溶解和凝固纤维素制备 tPB，发现其具备高湿拉伸性、各向异性热性能，可闭环回收，从浅海到深海都能生物降解，有望成为未来可持续社会的关键材料。
海洋，这片广袤而神秘的领域，如今正遭受着塑料污染的严峻挑战。每年，大量塑料垃圾涌入海洋，其中多数是一次性塑料制品，如食品包装和塑料袋。这些塑料在海洋中难以降解，部分会漂流到深海，在海底堆积，严重破坏海洋生态环境。传统的塑料管理方式虽旨在实现循环经济，但强风、暴雨等自然因素导致大量塑料从陆地意外流入海洋，使塑料回收变得困难重重。因此，研发一种既能减少化石燃料使用、可回收，又能在海洋中生物降解的新型材料迫在眉睫。
在此背景下，国外研究人员开展了关于透明纸板（tPB）的研究。研究表明，tPB 由原始纤维素制成，与纸张成分相同。它具有出色的性能，如能承受刚煮沸的水，且无需内部薄膜涂层。同时，tPB 具备闭环回收性，使用过的 tPB 在封闭系统中可实现材料和化学物质的循环利用。此外，tPB 在浅海到深海的环境中均能生物降解。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为解决海洋塑料污染问题带来了新的希望。
研究人员在开展研究时，运用了多种关键技术方法。通过溶解和凝固纤维素制备 tPB，利用多种仪器对其进行表征分析，如用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）观察微观结构，用 X 射线衍射（WAXD）分析晶体结构。还进行了力学性能测试，包括三点弯曲测试、湿拉伸测试等。在研究海洋生物降解性时，采用现场降解试验结合多组学分析的方法。
下面详细介绍研究结果：
- tPB 的制备：通过干燥由溴化锂（LiBr）水溶液制备的厘米厚纤维素水凝胶，成功制备出厚度为 0.2 - 1.5mm 的 tPB。该过程无需引入非溶剂，且制备的 tPB 透明度高，杂质少。
- tPB 的结构 - 性能关系：随着 tPBMCC厚度增加，光的总透射率（Tt）呈指数下降，雾度指数上升，这是由于内部存在均匀分布的光散射剂（可能是残留孔隙）。tPB 的弯曲应力高，兼具传统纸板（PB）的硬度和传统塑料的延展性；湿拉伸强度也高，源于未干燥纤维素水凝胶中形成的连续纤维网络。其表面光滑，具有各向异性的热扩散率。
- tPB 的成型：tPB 可制成杯状、吸管状等多种形状，且成型后保持一定透明度。杯状 tPBtex耐用，水渗透少，表面涂覆植物源脂肪酸盐后，防水性更好，还具有隔热性。
- tPB 的闭环回收性：tPBtex的溶剂可通过蒸发冷凝回收，去除副产物后可重复使用；材料回收时，tPBtex经粉碎、溶解后，虽雾度增加，但仍保持较高透明度，机械性能虽有下降，但仍能满足使用要求。此外，废弃纤维素材料可转化为 tPB，实现了纤维素废物的升级利用。
- tPB 在浅海到深海的海洋生物降解性：通过现场降解试验发现，tPB 在深海的降解速度虽比沿海慢，但降解率可观。微生物分析表明，多种微生物参与了 tPB 的降解过程，在深海环境中 tPB 可被生物降解，释放二氧化碳。
在研究结论和讨论部分，tPB 的生产在能源消耗方面，大规模生产有望降低成本，且温室气体排放低于部分包装材料，具有经济可行性。tPB 的溶剂可回收利用，且其闭环回收性良好，材料回收次数有限，添加原始纤维素可解决这一问题。tPB 在海洋中的生物降解性在深海得到证实，在土壤中预计能更快降解。总之，tPB 具备多种优势，在可持续循环经济中具有重要意义，为解决海洋塑料污染和推动可持续发展提供了创新的材料选择。
