科学家研制出可降解仿生透明薄膜

科学家研制出可降解仿生透明薄膜

科学家研制可降解仿生透明薄膜

记者从中国科学技术大学获悉，该校俞书宏院士团队成功研制了一类超强、超韧、透明的高性能可持续仿贝壳复合薄膜，成功构筑了“砖-纤维”仿贝壳层状结构，使该薄膜展现出远超传统塑料的力学性能，展现出比塑料薄膜更突出的综合性能。研究成果日前发表于《物质》上。

据介绍，这种高透明高雾度薄膜得益于致密的仿贝壳“砖-纤维”结构，通过薄膜内部孔隙的填充保证透光效果，通过纳米片-纤维素的界面散射保证光学雾度，从而可以在370—780纳米的可见光谱波长范围内，同时实现超过73％的高透明度和超过80％的高光学雾度。

同时，该薄膜还具有高强、高韧的优异性能，分别是商用PET塑料薄膜的6倍和3倍以上。此外，纳米纤维三维网络和“砖-纤维”仿贝壳结构设计，有效抑制裂纹扩展，同时纤维变细效应可以提高材料内部纤维间的氢键密度、促进薄膜拉伸过程中的纤维滑移，从而使材料兼具高强度和高韧性。而且，该薄膜在250℃下仍能保持结构和性能稳定，在极端环境下具备比塑料薄膜更为优异的服役性能。

研究人员表示，这种仿生薄膜材料集成了优异的光学、力学和热学性能，并且在自然条件下可以完全生物降解，克服了废弃塑料难以降解的问题，在满足柔性电子器件基底材料光学透明性、柔性、低成本以及高低温下的尺寸稳定性等要求的同时，全生命周期绿色无污染，在未来柔性电子器件领域将具有广泛的应用前景。

塑料薄膜发展现状

随着经济的发展以及农村产业结构的调整，中国各行各业对塑料薄膜的市场需求不断上升。

2005年全年全国全部塑料薄膜生产和供应企业累计工业总产值达到79，910，504千元，比上年增长29%，累计企业单位数1223个，全年累计产品销售收入77，417，653千元，比上年同期增长25.89%，累计利润总额达到2，384，871千元。全行业人均销售率为488，266.94元。

2006年上半年全国全部塑料薄膜生产和供应企业累计工业总产值达到43，959，811千元，比上年同期增长17.31%，累计企业单位数1299个，累计产品销售收入44，040，148千元，比上年同期增长22.11%，累计利润总额达到1，213，127千元。全行业的人均销售率为889，069.85元。总体来看，全国塑料薄膜生产和供应企业的经营状况良好。

中国塑料薄膜行业正处于一个蓬勃发展的阶段，据悉，中国塑料薄膜的需求量每年将以9%以上的速度增长。而且随着各种新材料、新设备和新工艺不断地涌现，将促使中国的塑料薄膜朝着品种多样化、专用化以及具备多功能的复合膜方向发展。

随着中国经济的发展以及农村产业结构的调整，中国各行各业对塑料薄膜的市场需求不断上升。预测2015年全球塑料薄膜和板材市场消费量有望达到5070万吨，其中亚太地区预计将成为增长最快的区域市场。中国塑料薄膜产业当前正处于一个蓬勃发展的阶段，2001-2011年市场规模年均增速达到18%以上，预计2012年将达到3500亿元。

中国塑料薄膜进出口贸易 需求减少出口不容乐观

1、我国塑料薄膜行业以出口为主，限塑令影响2020年1-5月出口需求

根据中国海关总署数据，2019年中国塑料薄膜行业进出口总额为268.67亿美元，同比增长3.28%。其中进口金额为127.65亿美元，同比下降1.68%;出口金额为141.02亿美元，同比增长8.19%;实现贸易顺差13.37亿美元。

2020年1-5月，我国塑料薄膜行业的进出口总额为94.55亿美元，其中完成进口额50.34亿美元，完成出口额44.21亿美元。实现贸易逆差6.13亿美元，这主要是由于我国塑料薄膜出口产品以低端产品为主，受其他各国/地区的禁塑令影响，我国塑料薄膜产品的出口市场需求减少。

2、日本、韩国是目前我国塑料薄膜主要进口来源国

2015-2018年，我国塑料薄膜制造行业进口额整体呈逐年增长趋势，但2019年较上年有所下降。2019年，我国塑料薄膜制造行业完成进口总额127.65亿美元，同比下降1.68%。

从进口金额分国别/地区来看，2019年我国从日本进口的塑料薄膜产品总额最高，达43.75亿美元，占进口总额的32.27%;其次是韩国，对其进口额达27.11亿美元，占进口总额的21.24%;对美国的进口额实现16.65亿美元，占进口总额的13.04%。

3、出口额呈上升趋势，出口区域分布较为分散

2015-2019年，我国塑料薄膜制造行业出口额整体呈上升趋势。2016年，我国塑料薄膜制造行业完成出口额98.19亿美元，同比下降5.51%，为近年来最低值;2019年，塑料薄膜制造行业完成出口额141.02亿美元，同比增长8.19%。

从出口国别来看，2019年塑料薄膜制造行业出口额排在前五位的国家和地区依次是越南、美国、印度、韩国、中国香港。其中，2019年对越南完成累计出口额15.20亿美元，占总出口额比重为10.78%;对美国完成累计出口额10.27亿美元，占总出口额比重为7.29%;对印度尼西亚完成累计出口额7.45亿美元，占比为5.28%;对韩国完成累计出口额6.36亿美元，占比4.51%;对中国香港完成累计出口额6.16亿美元，占比为4.37%。

塑料薄膜特性比较

常用的塑料薄膜有聚乙烯 PE、聚氯乙烯 PVC、聚苯乙烯 PS、聚酯薄膜 PET、聚丙烯 PP、尼龙等。 各种塑料薄膜性能不同，印刷的难易程度也不同，作为包装材料的用途也不同。

聚乙烯薄膜是一种无色，无味、无臭、半透明的无毒性的绝缘材料，大量用作包装袋；食品袋，还可制作各种容器。它是惰性材料，所以比较难印刷，必须经处理后，才能印出比较好的效果。

聚氯乙烯薄膜的耐光性、耐老化性比较好且具有比较好的耐撕裂性能，能透气，是一种洁净、无色、透明的薄膜，一般加入增塑剂，它可溶于丙酮，环已酮等溶剂。因此，可以用聚氯乙烯类树脂制的油墨印刷。适用于包装袋、书皮等。

聚苯乙烯薄膜是柔软而坚韧的薄膜，干净，无色而透明，不含增塑剂时，膜层永远柔软，耐冷冻，存放不老化，印刷时采用氧化聚合的合成连结料油墨，可使印迹牢度较好。

聚酯薄膜是无色、透明、耐湿、不透气、柔软、强度大、耐酸碱油酯和溶剂、对高低温均不怕的材料，经电火花处理后，对油墨有比较好的表面牢度。用于包装和复合材料。

聚丙烯薄膜有良好的光泽和很好的透明度，耐热酸碱、耐溶剂、耐摩擦、耐撕裂、能透气，低于160℃时不能热封。

尼龙薄膜的强度比聚乙烯薄膜大，无味、无毒、不透细菌、耐油、耐酯、耐沸水及大部分溶剂，一般用于荷重、耐磨的包装，以及蒸煮包装 食品的再热，它不需表面处理即可印刷。

聚乙烯分子上基本不带极性基团，是一种非极性印高分于，聚丙烯分子中，每个结构单元上都含有一甲基，这分种弱极性基团，基本上也属于非极性高分子，因此，它们对油墨的亲和性都比较差，所以在印刷前在印刷前要经过处理后才能得到满意的印件。

处理方法大多是通过氧化，使之增加极性，使表面结构发生变化。具体的处理方法有放电 俗称电晕、电火花法、火焰法、紫外线辐射法、酸 硫酸、铬酸处理法等几种。而以放电法比较简单而普及。

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