日本用傳統紙與塑膠做出高強度的可降解材料

人們使用的化石塑膠材料大多無法回收或銷毀，因此可分解的材料就成為許多人的期望。日本的一所大學將日本的傳統和紙加入特殊塑膠，使其成為耐用和易生物降解的材料。

這種日本傳統紙張是一種名為「和紙」（Washi）的紙，用來自甘皮樹、桑樹或構樹內皮的纖維手工製成，因纖維較長使它通常比木漿製成的普通紙更堅韌。

數百年來日本把和紙用於書籍裝訂、藝術、傢俱和建築上，甚至神道祭司和佛像的法衣和儀式物品也會採用，人們還能在一些摺紙、書法和浮世繪等傳統藝術上看到它的身影。

和紙本身擁有薄、柔韌且雜質含量低的特性，使其可保存超過1,000年。再加上它本身的操作性高，可以用水份分離纖維，因此被用於修復世界各地的博物館和圖書館（例如，法國羅浮宮和梵蒂岡的博物館）的那些具有歷史價值的繪畫、書籍和其它藝術品。

日本的東北大學（Tohoku University）研究團隊將目光放到和紙（Washi）上。他們將聚丁二酸丁二醇酯塑膠（PBS）與和紙合成，產生強度更高、生物降解性更好的材料。該研究成果於5月9日發表在《複合材料A部份：應用科學與製造》雜誌。

東北大學環境研究生院副教授栗田博樹（Hiroki Kurita）團隊選用的PBS是一種熱塑性半結晶塑膠，擁有優良的機械性質和加工性能，且還有高度的生物降解性質。另外，他們選用和紙不僅是因為其韌性強，還因它的產量和用量不斷降低，他們希望藉此找到更多關於和紙的應用。

他們先是請宮城縣一家和紙工坊的工匠幫他們生產，之後將三層和紙和兩層PBS塑膠薄膜進行交疊組合，在通過150℃熱壓的方式使其形成一張紙，並擠出多餘的PBS塑膠。這種堆疊方式，就像三明治的麵包的中間包著餡料一樣。

經過多次實驗，他們發現該材料比純和紙、純PBS塑膠都要有更強的機械強度和極限拉伸強度。它極限拉伸強度比純和紙（36.85 MPa）增強60%以上，達到驚人的59.85 MPa。

實驗人員使用掃描式電子顯微鏡和光學顯微鏡觀察發現，原本和紙中的纖維與纖維間有很大的空間，但PBS塑膠就像膠水一樣填充這些空間，並與纖維產生強大的內部摩擦力，有效地固定了這些纖維，能夠防止纖維位移和斷裂。

另外，他們將這種複合材料放置在堆肥中，進行為期57天的實驗。結果顯示，降解速度要比單純的PBS塑膠快，且在堆肥中靜置35天後，其生物降解率達到驚人的82%。放置2周後，新型材料就變得極其脆弱；放置6周後，基本與堆肥內的物質混為一體。

該論文的合著者、東北大學環境研究生院副教授栗田博樹（Hiroki Kurita）對該校新聞室表示，「我們用和紙創造了一種可分解的複合材料，它本身源自植物纖維，進一步改善了其性能，同時仍然保持了其古典美感。」

實驗人員則表示，這種基於和紙的複合材料擁有快速生物降解和良好的機械強度，有望用於包裝、傢俱和農業應用上。另外，栗田副教授相信，這次實驗能夠提高生物降解測試的標準，並為未來可生物降解複合材料的研究提供藍圖。@

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