バイオプラスチックを格上げする葉の構造に着想した設計 (Leaf-inspired design brings bioplastics to the big leagues)

2025-07-28 アメリカ合衆国・ワシントン大学セントルイス校 (WashU)

ワシントン大学セントルイス校の研究チームは、植物の葉構造に着想を得て、強度と分解性を両立する新しいバイオプラスチック「LEAFF(Layered, Ecological, Advanced, and Functional Film)」を開発した。従来のバイオプラスチックは機械的強度が低く、分解には高温環境を要するなどの課題があった。研究では、葉が持つセルロース繊維の構造を模倣し、セルロースナノファイバーを中核に、ポリ乳酸(PLA)やポリヒドロキシブチレート(PHB)層で挟んだ多層構造を設計。この構造により、常温下で自然分解可能でありながら、石油由来プラスチックを上回る引張強度と優れた気体・水分バリア性を実現した。さらに、農業廃棄物など再生資源を原料にできるため、環境負荷の低い循環型材料として期待されている。本成果は、バイオプラスチックが包装材や産業用途で本格的に実用化される可能性を示すものである。

バイオプラスチックを格上げする葉の構造に着想した設計 (Leaf-inspired design brings bioplastics to the big leagues)
LEAFF bioplastic packaging holds an apple slice. The original form of this fermented sugar-based plastic requires high-temperature composting to degrade, but WashU’s engineers have a new form of this packaging that degrades into harmless organic material at room temperature. (Photo: Puneet Dhatt)

<関連情報>

持続可能な包装のための、生体模倣層状、環境に優しい、高度な多機能フィルム Biomimetic layered, ecological, advanced, multi-functional film for sustainable packaging

Puneet S. Dhatt,Acadia Hu,Cheng Hu,Vincent Huynh,Susie Y. Dai & Joshua S. Yuan
Nature Communications  Published:19 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-61693-2

Abstract

Plastic pollution is one of most daunting sustainability challenges. Multi-functional and biodegradable plastics are critical for both desirable end-of-life outcomes and petrochemical plastics replacement. Current bioplastics are either: short of mechanical properties, like polyhydroxybutyrate (PHB); lack room temperature biodegradability, like polylactic acid (PLA); or lack the functionality to create additional values. Here, we present the bioinspired Layered, Ecological, Advanced, and multi-Functional Film (LEAFF), for sustainable plastic packaging. This biomimetic composite, based on the structure of the natural plant leaf, synergistically improves mechanical strength while empowering PLA for rapid ambient soil biodegradability, achieving complete degradation in 5 weeks. The film is also highly transparent and water stable, and achieves high gas barrier properties to improve food shelf life and reduce waste. The biomimetic design showcases the synergistic advantage leveraged by the LEAFF’s multilayer structure to enhance mechanical performance while simultaneously retaining biodegradability and achieving multifunctionality for broad applications.

0504高分子製品
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました