使用三种3D成像方法对纤维素纳米纤维网络进行多层次的表征

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 食品包装技术 食品包装技术
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 纤维素材料在食品包装中为塑料提供了一个可持续的替代品.
• 纤维素的水友性质可能导致障碍物质较差,影响食品的保质期.
• 使用微纤维化纤维素 (MFC) 薄膜的双层材料显示出增强屏障性能的希望.

研究的目的:

• 研究MFC薄膜在两层食品包装材料中的微结构性质.
• 了解微观结构特征如何影响屏障特性.
• 为基于MFC的双层材料提供全面的3D表示.

主要方法:

• 采用了一种多尺度的方法,结合了同步龙X射线微/纳米自拍和FIB-SEM断层扫描.
• 研究了两种不同的双层材料的3D微观结构,用不同的MFC等级生产.
• 分析了诸如毛孔度,毛孔连接度和界面接触面积等参数.

主要成果:

• 实现了基于MFC的双层材料的第一个完整的3D表示.
• 证明两种MFC片都表现出密集的结构,孔隙性微不足道.
• 通过薄膜厚度证实没有孔隙连接.
• 确定使用较小的MFC纤维制成的薄膜会产生更均,更少的多孔层,接触表面积增加.

结论:

• MFC薄膜具有密集,无孔的微结构,适用于提高纤维素食品包装的屏障性能.
• 选择MFC纤维素大小显著影响层的均性,多孔性和接口接触,影响整体屏障性能.
• 先进的3D成像技术对于新型包装材料中复杂的微观结构的特征是有效的.