亮閃閃的化妝品、飲料、油漆、標(biāo)簽和包裝的閃光劑一般由有毒、不可持續(xù)的材料制成，并導(dǎo)致塑料污染。
最近，英國(guó)劍橋大學(xué)的研究者提出一種制造閃光劑的新方法——用植物、水果、蔬菜和木漿中的纖維素制造閃光劑。這種閃光劑是可持續(xù)、無(wú)毒、可生物降解的。此外，這種生產(chǎn)的能源密集度比傳統(tǒng)方法低。
相關(guān)論文于當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月11日發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然-材料》上，標(biāo)題為“Large-scale fabrication of structurally coloured cellulose nanocrystal films and effect pigments”。
該論文通訊作者 Silvia Vignolini 教授表示：“傳統(tǒng)顏料，就像你日常的閃光材料，不是可持續(xù)地生產(chǎn)的。”“它們進(jìn)入土壤、海洋并導(dǎo)致整體的污染。消費(fèi)者開(kāi)始意識(shí)到，閃光劑雖然很有趣，但會(huì)對(duì)環(huán)境造成真正的危害。”
如今，科學(xué)家們正在大力尋找更可持續(xù)的方法來(lái)生產(chǎn)效果顏料和功能性納米材料，來(lái)代替這些對(duì)環(huán)境成分。
這項(xiàng)研究的閃光劑由纖維素納米晶體(CNC)制成，它可以通過(guò)“結(jié)構(gòu)色”過(guò)程來(lái)彎曲光線，從而展示出鮮艷的色彩。同樣的現(xiàn)象產(chǎn)生了自然界中一些最亮的顏色——如蝴蝶翅膀和孔雀羽毛的顏色，這種色彩即便經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀(jì)也不會(huì)褪色。
纖維素納米晶體是纖維素的衍生物，它作為可再生的植物膠體顆粒，能夠通過(guò)溶劑蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)的自組裝形成光子薄膜。其自組裝成結(jié)構(gòu)有色薄膜引起了科學(xué)界及其他領(lǐng)域的極大興趣，成為生產(chǎn)更可持續(xù)顏料的潛在候選者。
研究人員表示，他們的材料可用于替代化妝品中廣泛使用的塑料閃光顆粒和微小的礦物效果顏料。在歐洲，化妝品行業(yè)每年使用約5500噸微塑料。
目前，人們已經(jīng)對(duì)調(diào)節(jié)纖維素納米晶體自組裝的關(guān)鍵過(guò)程較為理解，現(xiàn)在也有幾家公司大量供應(yīng)納米纖維素。不過(guò)，商業(yè)開(kāi)發(fā)現(xiàn)在還有瓶頸——僅在小規(guī)模上進(jìn)行了研究，忽略了在工業(yè)環(huán)境中開(kāi)發(fā)這種可持續(xù)材料所需的連續(xù)沉積過(guò)程所帶來(lái)的限制和挑戰(zhàn)。此項(xiàng)工作中，研究者首次展示了一種工業(yè)化大規(guī)模制造的路線：在商業(yè)卷對(duì)卷涂層裝置上澆鑄纖維素納米晶體懸浮液，該懸浮液會(huì)沉積下來(lái)，隨后經(jīng)歷干燥、分層，從而產(chǎn)生大尺寸的薄膜。研究者可優(yōu)化自組裝過(guò)程的涂層參數(shù)，制造在整個(gè)可見(jiàn)光范圍內(nèi)可調(diào)顏色的薄膜。
在生產(chǎn)出大規(guī)模的纖維素薄膜后，研究人員將其進(jìn)行熱處理、研磨和尺寸分選，以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上有色的顆粒，所得顆粒可以用作閃光劑或效果顏料。
這種顆?？缮锝到?、不含塑料、不會(huì)因水褪色，應(yīng)用廣泛。而且，這種閃光顆粒非常安全，甚至可以食用。此外，該過(guò)程的能源密集程度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法。閃光劑應(yīng)用不使用合成聚合物時(shí)，公司經(jīng)常使用云母和二氧化鈦組合成效果顏料。然而，由于后者潛在的致癌作用，二氧化鈦?zhàn)罱跉W盟被禁止用于食品應(yīng)用，而云母的提取通常發(fā)生在可能依賴剝削行為（包括童工）的發(fā)展中國(guó)家。
“傳統(tǒng)上，效果顏料礦物必須在高達(dá) 800°C 的溫度下加熱才能形成顏料顆粒?？紤]到全球生產(chǎn)的礦物效果顏料的數(shù)量，你會(huì)意識(shí)到它們的使用對(duì)地球有害。”論文第一作者、博士生Benjamin Droguet表示。
Vignolini表示，“我們相信，該產(chǎn)品可以通過(guò)提供完全可持續(xù)、可生物降解的純素顏料和閃光劑來(lái)徹底改變化妝品行業(yè)。”
盡管該過(guò)程仍需要進(jìn)一步優(yōu)化，但研究人員希望成立一家公司，在未來(lái)幾年把這種顏料和閃光劑推向市場(chǎng)。