从牛奶蛋白,一种塑料泡沫,在恶劣的环境中变得更好

从左至右,泡沫材料由乳清、聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯和聚苯乙烯组成。最上面一行表示未暴露的材料,最下面一行表示在150度空气中暴露一个月的材料。
资料来源:皇家理工学院

一种由乳清蛋白制成的新型高性能泡沫塑料比许多由石油制成的普通热塑性塑料更能抵御极端高温。瑞典的一个研究小组报告说,这种材料可以用于汽车的催化剂、燃料过滤器或包装泡沫,在暴露在高温下数天后,实际上可以提高其机械性能。

报告在先进的可持续发展系统斯德哥尔摩皇家理工学院的研究人员说,这项研究为在潜在的恶劣环境中使用蛋白质基泡沫材料打开了大门,比如过滤、隔热和流体吸收。

这种材料的基本组成部分是蛋白质纳米纤维(PNFs),它是在特定的温度和pH条件下由水解乳清蛋白(奶酪加工的产物)自组装而成的。

在测试中,泡沫随着老化而改善。该研究的合著者,KTH高分子材料部门的教授Mikael Hedenqvist说,在150摄氏度的温度下一个月后,材料变得越来越硬,越来越硬。

“这种材料只会随着时间的推移变得更强,”他说。“如果我们将其与以石油为基础的、由聚乙烯和聚苯乙烯制成的商业泡沫材料进行比较,它们会在同样恶劣的条件下迅速融化并分解。”

蛋白质通常是水溶性的,这在开发蛋白质为基础的材料时提出了一个挑战。尽管如此,经过老化过程,这种材料证明是防水的。老化过程会使蛋白质聚合,产生新的共价键,稳定泡沫。这种泡沫还能抵抗更强的腐蚀性物质,如表面活性剂和还原剂,这些物质通常会分解或溶解蛋白质。交联也使泡沫不受柴油或热油的影响。

该材料的防火性能也优于常用的聚氨酯热固性材料。

Hedenqvist说:“这种可生物降解的、可持续的材料可以在防火很重要的恶劣环境中使用。”

潜在的应用包括为在更高温度下运行的催化金属提供支持,如汽车用铂催化剂。这种材料也可以用作燃料过滤器。

其他的可能性是将其用作包装泡沫,以及在可能出现较高温度和存在侵略性环境风险的地方用于隔音和隔热。

媒体接触

大卫·卡拉汉
皇家理工学院

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