Bijna iedereen die fastfood eet, is bekend met de frustratie van het proberen om elke laatste druppel ketchup uit de kleine pakjes bij friet te persen.

Wat de meeste consumenten niet beseffen, echter, is dat voedsel dat achterblijft in plastic verpakkingen niet alleen maar hinderlijk is. Het draagt ​​ook bij aan de miljoenen ponden perfect eetbaar voedsel dat Amerikanen elk jaar weggooien. Deze kleine, toenemende hoeveelheden plakkerig voedsel zoals specerijen, zuivelproducten, dranken, en sommige vleesproducten die vast blijven zitten in hun verpakking, kunnen in de loop van de tijd oplopen tot grote aantallen, zelfs voor een eenpersoonshuishouden.

Nieuw onderzoek van Virginia Tech heeft tot doel die verspilling - en frustratie van de consument - te verminderen met een nieuwe benadering voor het maken van supergladde industriële verpakkingen. De studie, die werd gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten en heeft een voorlopig octrooi opgeleverd, stelt een methode vast voor het opzuigen van chemisch compatibele plantaardige oliën in de oppervlakken van gewone geëxtrudeerde kunststoffen.

Niet alleen zal de techniek ervoor zorgen dat kleverige voedingsmiddelen veel gemakkelijker uit hun verpakking komen, maar voor de eerste keer het kan ook worden toegepast op goedkope en gemakkelijk verkrijgbare kunststoffen zoals polyethyleen en polypropyleen.

Deze op koolwaterstof gebaseerde polymeren vormen vandaag 55 procent van de totale vraag naar kunststoffen in de wereld, wat betekent dat potentiële toepassingen voor het onderzoek veel verder gaan dan alleen ketchuppakketten. Ze behoren ook tot de gemakkelijkst te recyclen kunststoffen.

"Vorige SLIPS, of gladde, met vloeistof doordrenkte poreuze oppervlakken, zijn gemaakt met behulp van op silicium of fluor gebaseerde polymeren, die erg duur zijn, " zei Ranit Mukherjee, een doctoraatsstudent bij de afdeling Biomedische Technologie en Mechanica binnen het College of Engineering en de hoofdauteur van de studie. "Maar we kunnen onze SLIPS maken van deze op koolwaterstof gebaseerde polymeren, die breed toepasbaar zijn op alledaagse verpakte producten."

Voor het eerst gemaakt door onderzoekers van Harvard University in 2011, SLIPS zijn poreuze oppervlakken of absorberende polymeren die een chemisch compatibele olie in hun oppervlak kunnen houden via het proces van wicking. Deze oppervlakken zijn niet alleen erg glad, maar ze zijn ook zelfreinigend, zelfgenezend, en duurzamer dan traditionele superhydrofobe oppervlakken.

Om ervoor te zorgen dat SLIPS deze oliën vasthoudt, de oppervlakken moeten een soort nano- of microruwheid hebben, die de olie op zijn plaats houdt door middel van oppervlaktespanning. Deze ruwheid kan op twee manieren worden bereikt:het oppervlaktemateriaal wordt opgeruwd met een soort aangebrachte coating, of het oppervlaktemateriaal bestaat uit een absorberend polymeer. In het laatste geval, de moleculaire structuur van het materiaal zelf vertoont de nodige nano-ruwheid.

Beide technieken hebben recentelijk ingang gevonden bij startups en in beperkte commerciële toepassingen. Maar de huidige SLIPS die absorberende polymeren op basis van siliconen en fluor gebruiken, zijn vanwege hun hoge kosten niet aantrekkelijk voor industriële toepassingen. terwijl het toevoegen van ruwheid aan oppervlakken eveneens een duur en gecompliceerd proces kan zijn.

"We hadden twee grote doorbraken, " zei Jonathan Boreyko, een assistent-professor biomedische technologie en mechanica en een co-auteur van een studie. "We gebruiken niet alleen deze op koolwaterstof gebaseerde polymeren die goedkoop zijn en waar veel vraag naar is, maar we hoeven geen oppervlakteruwheid toe te voegen, of. We hebben oliën gevonden die van nature compatibel zijn met de kunststoffen, dus deze oliën dringen door in het plastic zelf, niet in een ruwheid die we moeten toepassen."

Naast het minimaliseren van voedselverspilling, Boreyko noemde andere voordelen van het verbeterde ontwerp, inclusief consumentenveiligheid en comfort.

"We voegen geen mysterieuze nanodeeltjes toe aan de oppervlakken van deze kunststoffen die mensen ongemakkelijk zouden kunnen maken, " zei hij. "We gebruiken natuurlijke oliën zoals katoenzaadolie, dus er zijn geen zorgen over de gezondheid. Er is geen fancy recept nodig."

Hoewel de methode duidelijke implicaties heeft voor industriële voedsel- en productverpakkingen, het zou ook wijdverbreid kunnen worden gebruikt in de farmaceutische industrie. De met olie doordrenkte plastic oppervlakken zijn van nature anti-fouling, wat betekent dat ze weerstand bieden aan bacteriële hechting en groei.

Hoewel de techniek erg hightech klinkt, het vindt eigenlijk zijn wortels in de bekerplant, een vleesetende plant die insecten lokt naar de rand van een diepe holte gevuld met nectar en spijsverteringsenzymen. De bladeren die de gelijknamige vorm van de plant vormen, hebben een gladde ring, gemaakt door een uitgescheiden vloeistof, rond de omtrek van de holte. Wanneer de insecten op deze gladde ring gaan, ze glijden in de buik van de planten.

"Deze gladde periferie van de bekerplant inspireerde ons SLIPS-product, ' zei Mukherjee.

De innovatie van de bekerfabriek - die ingenieurs nu met groot succes kopiëren - is de combinatie van een smeermiddel met een soort oppervlakteruwheid die dat smeermiddel zeer stabiel op zijn plaats kan houden met oppervlaktespanning.

"We nemen hetzelfde concept, maar de ruwheid die we gebruiken is gewoon een veelvoorkomend kenmerk van alledaagse kunststoffen, wat maximale bruikbaarheid betekent, ' zei Boreiko.