全球每年制造約3億噸塑料產品，其中很大部分為一次性塑料制品。使用時間僅為幾分鐘的塑料吸管可能需要幾百年的時間才能實現完全降解，影響環境和生態系統。并且，有大量的研究表明塑料制品在使用過程中會持續釋放微塑料，威脅人類健康。目前，市面上有紙吸管和可降解聚乳酸吸管作為替代。但是聚乳酸吸管不耐熱且原料昂貴，紙吸管容易坍塌，影響使用。因此，開發一種制備具有優異的力學強度和耐熱性能、不釋放微塑料的可降解一次性吸管的材料是大勢所趨。

纖維素是由葡萄糖基重復單元形成的一種天然多糖。除了植物，細菌也能生產纖維素，稱為細菌纖維素，并且細菌纖維素有更高的結晶性和獨特的超精細納米網格，賦予自身超強的機械性能。基于此，中國科學技術大學俞書宏院士、管慶方副研究員合作，利用木葡糖酸醋桿菌合成的纖維素為基礎，制備了力學性能優異、耐熱、不釋放微塑料并且可食用的吸管。相關論文以“Edible, Ultrastrong, and Microplastic-Free Bacterial Cellulose-Based Straws by Biosynthesis”為題，發表在最新一期的《Advanced Functional Materials》上。

細菌纖維素變身紙吸管，不需要膠水

通過木葡糖酸醋桿菌合成的纖維素凝膠純度相對較高（不含有木質素和半纖維素），其中3D納米網絡還帶來高力學性能和水含量（99 wt%）。但是，細菌纖維素的親水性會造成材料溶脹，降低力學性能。為了提高材料在濕態下的強度，作者在其表面修飾一層海藻酸鈉（后續轉化為藻酸鈣），同時，海藻酸鈉會滲透到細菌纖維素的3D納米網絡的孔隙中，和海藻酸鈉之間形成大量氫鍵，從而形成牢固的連接，不需要膠水，就能通過卷曲得到吸管的形狀。將吸管浸入乳酸鈣溶液中，海藻酸鈉和細菌纖維素可以通過鈣離子進行交聯，進一步提升力學強度。

性能遠優于紙吸管，強度是紙張的14倍

這種吸管可以在實驗室大量制備，并且海藻酸鈉的引入填充了細菌纖維素網絡中的孔隙。卷曲后層與層之間沒有明顯的邊界。

細菌纖維素-海藻酸鈉膜的抗張強度達到420.5 ± 31.3 MPa（紙張40.8 ± 5.5 MPa），韌性達到23.9 ± 1.7 MJ m?3，是紙張的14倍之多；抗壓強度、模量和彎曲強度分別達到25.3 ± 2.7 MPa、474.4 ± 51.0 MPa和35.3 ± 3.9 MPa，遠優于傳統的紙吸管。即使在濕態下，制備的吸管的彎曲強度也優于表面涂覆疏水層的商用紙吸管。

可食用性、可降解、成本低廉

作者還制備了一系列顏色的細菌纖維素吸管。并且，這種吸管的口感都可以通過加入水果或者蔬菜的提取物加以調節，提升用戶體驗。在埋入土壤15天后，吸管已開始降解，45天后基本消失，60天后完全不見蹤影。并且由于紙吸管表面粗糙，插入可樂中會造成大量氣泡的流失，影響口感，而作者制備的吸管就可以完美避免這個問題。并且在0~95 oC的溫度范圍內，制備的吸管都能保持穩定，而紙吸管很容易坍塌。更難得的是，這種吸管的成本平均每根只有0.3 分，與塑料吸管（0.2 分）差不多，而紙吸管則達到4 分。因此這種基于細菌纖維素的吸管可以成為吸管中的六邊形戰士。

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