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All‐Natural, Degradable, Rolled‐Up Straws Based on Cellulose Micro‐ and Nano‐Hybrid Fibers
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2020-04-06 , DOI: 10.1002/adfm.201910417 Xizheng Wang 1, 2 , Zhenqian Pang 2 , Chaoji Chen 1 , Qinqin Xia 1 , Yubing Zhou 1, 2 , Shuangshuang Jing 1 , Ruiliu Wang 1 , Upamanyu Ray 2 , Wentao Gan 1 , Claire Li 1 , Gegu Chen 1 , Bob Foster 3 , Teng Li 2 , Liangbing Hu 1
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2020-04-06 , DOI: 10.1002/adfm.201910417 Xizheng Wang 1, 2 , Zhenqian Pang 2 , Chaoji Chen 1 , Qinqin Xia 1 , Yubing Zhou 1, 2 , Shuangshuang Jing 1 , Ruiliu Wang 1 , Upamanyu Ray 2 , Wentao Gan 1 , Claire Li 1 , Gegu Chen 1 , Bob Foster 3 , Teng Li 2 , Liangbing Hu 1
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Among all the plastic pollution, straws have brought particularly intricate problems since they are single use, consumed in a large volume, cannot be recycled in most places, and can never be fully degraded. To solve this problem, replacements for plastic straws are being developed following with the global trend of plastic straw bans. Nevertheless, none of the available degradable alternatives are satisfactory due to drawbacks including poor natural degradability, high cost, low mechanical performance, and poor water stability. Here, all‐natural degradable straws are designed by hybridizing cellulose nanofibers and microfibers in a binder‐free manner. Straws are fabricated by rolling up the wet hybrid film and sealed by the internal hydrogen bonding formed among the cellulose fibers after drying. The cellulose hybrid straws show exceptional behaviors including 1) excellent mechanical performance (high tensile strength of ≈70 MPa and high ductility with a fracture strain of 12.7%), 2) sufficient hydrostability (10× wet mechanical strength compared to commercial paper straw), 3) low cost, and 4) high natural degradability. Given the low‐cost raw materials, the binder‐free hybrid design based on cellulose structure can potentially be a suitable solution to solve the environmental challenges brought by the enormous usage of plastics straws.
中文翻译：
基于纤维素微纤维和纳米杂化纤维的全天然，可降解，可卷起的吸管
在所有的塑料污染中，秸秆带来了特别复杂的问题，因为它们是一次性使用，消耗量大，在大多数地方无法回收并且永远不会完全降解。为了解决这个问题，随着全球禁止使用塑料吸管的趋势，正在开发替代塑料吸管的方法。然而，由于包括自然降解性差，成本高，机械性能低和水稳定性差的缺点，可用的可降解替代物都不令人满意。在这里，全天然可降解吸管是通过将纤维素纳米纤维和超细纤维以无粘合剂的方式进行杂交而设计的。通过卷起湿杂化膜来制造吸管，并通过干燥后纤维素纤维之间形成的内部氢键将其密封。纤维素杂化秸秆表现出优异的性能，包括：1）出色的机械性能（高拉伸强度≈70MPa，延展性高，断裂应变为12.7％），2）足够的水稳定性（与商用纸秸秆相比，湿机械强度为10倍）， 3）成本低，并且4）自然降解性高。鉴于原材料成本低，基于纤维素结构的无粘合剂混合设计可能是解决因大量使用塑料吸管而带来的环境挑战的合适解决方案。
更新日期：2020-04-06
中文翻译：
基于纤维素微纤维和纳米杂化纤维的全天然，可降解，可卷起的吸管
在所有的塑料污染中，秸秆带来了特别复杂的问题，因为它们是一次性使用，消耗量大，在大多数地方无法回收并且永远不会完全降解。为了解决这个问题，随着全球禁止使用塑料吸管的趋势，正在开发替代塑料吸管的方法。然而，由于包括自然降解性差，成本高，机械性能低和水稳定性差的缺点，可用的可降解替代物都不令人满意。在这里，全天然可降解吸管是通过将纤维素纳米纤维和超细纤维以无粘合剂的方式进行杂交而设计的。通过卷起湿杂化膜来制造吸管，并通过干燥后纤维素纤维之间形成的内部氢键将其密封。纤维素杂化秸秆表现出优异的性能，包括：1）出色的机械性能（高拉伸强度≈70MPa，延展性高，断裂应变为12.7％），2）足够的水稳定性（与商用纸秸秆相比，湿机械强度为10倍）， 3）成本低，并且4）自然降解性高。鉴于原材料成本低，基于纤维素结构的无粘合剂混合设计可能是解决因大量使用塑料吸管而带来的环境挑战的合适解决方案。
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