Shan Jiangs biobasiertes UV

Shan Jiang , Assistenzprofessor für Materialwissenschaften und -technik, und sein Team haben kürzlich in der renommierten Zeitschrift ACS Applied Materials and Interfaces einen Artikel mit dem Titel „Thin Biobased Transparent UV-Blocking Coating Enabled by Nanoparticle Self-Assembly“ veröffentlicht. Der Erstautor istEmily Olson , Doktorand der Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften. Zu den Mitautoren gehörenYifan LiUndAyuna Tsyrenova, beide Doktoranden der Werkstofftechnik;Sei er, Postdoktorand in Werkstofftechnik,Fang-Yi Lin, Doktorand in Chemie- und Bioingenieurwesen;Ana MillerUndDevin Palm, Bachelor-Studenten der Werkstofftechnik bzw. des Wirtschaftsingenieurwesens;Eric Cochran, Assistenzprofessor für Chemie- und Bioingenieurwesen;Keith Vorst , außerordentlicher Professor für Lebensmittelwissenschaft und menschliche Ernährung; UndGreg Curtzwiler, Assistenzprofessor für Lebensmittelwissenschaft und menschliche Ernährung.

Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die Effizienz des UV-Schutzes zu verbessern, der nicht nur auf Sonnenschutzprodukte anwendbar ist, sondern auch auf Verpackungen in der Lebensmittelindustrie, beispielsweise für Fleisch, Milchprodukte und lipidreiche Snacks wie Kartoffeln Chips. Diese Technologie kann eingesetzt werden, um die Haltbarkeit von Lebensmitteln und Lebensmitteln zu verlängern. Darüber hinaus ist die Beschichtung mit biobasierten, umweltfreundlichen Materialien formuliert.

Die vom Team entwickelte Beschichtung ist hochwirksam und die Filmdicke (~ 0,25 µm) ist etwa 100-mal dünner als bei herkömmlichen Beschichtungen. Diese Eigenschaften wurden durch die Verwendung von ZnO-Nanopartikeln erreicht, die in der Hydroxyethylcellulose (HEC)-Matrix angeordnet sind. Ähnliche Strukturen wurden auch mit TiO2-Nanopartikeln erhalten. Darüber hinaus entdeckte das Team einen neuen Mechanismus, der die hohe Effizienz ermöglicht. Nanopartikel bildeten mit dem biobasierten Polymerbindemittel HEC eine einzigartige fraktale Netzwerkstruktur. Der gleiche Mechanismus kann in großem Umfang auf andere Arten von Nanokompositmaterialien angewendet werden, um deren Leistung zu verbessern.

Die Studie bietet eine kostengünstige und skalierbare Methode zur Herstellung transparenter UV-blockierender Beschichtungen. Die biobasierten Materialien und Lebensmittelschutzanwendungen werden die Nachhaltigkeit fördern und Abfall reduzieren. Basierend auf dieser Technologie wurde eine Patentanmeldung eingereicht. Diese Arbeit wird teilweise durch das Industry-University Cooperative Research Centers-Programm der National Science Foundation (NSF), das Center for Bioplastics and Biocomposites, das Polymer and Food Protection Consortium sowie einen USDA- und NSF-Zuschuss unterstützt.

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