微藻基乙烯-醋酸乙烯酯复合材料的制备与表征：可持续生物塑料的创新解决方案

为解决EVA（乙烯-醋酸乙烯酯）泡沫回收难题并降低环境负担，研究人员开发了以微藻（Chlorella sorokiniana PY）为填料的EVA复合材料。通过喷雾干燥与冷冻干燥处理微藻，显著提升回收EVA熔体流动指数2-5倍，优化交联密度与力学性能（拉伸强度提高1.4-1.5倍），并在30 phr添加量下实现63%碳减排。该研究为鞋材、包装等领域的可持续高性能生物塑料提供了新策略。

　　

在环保需求日益迫切的今天，传统塑料的不可降解性和高碳排放已成为全球性难题。其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)因其优异的柔韧性和轻质性，被广泛应用于瑜伽垫、运动鞋中底等消费品。然而，EVA的交联结构却成为其回收利用的"阿喀琉斯之踵"——交联网络阻碍熔融再加工，导致大量废弃EVA最终进入填埋场。更棘手的是，石油基EVA生产过程中的碳足迹居高不下。如何打破这一僵局？台湾科技部资助的研究团队将目光投向了微藻这一"绿色工厂"。

微藻（如Chlorella sorokiniana PY）具有惊人的CO₂
固定能力，其培养过程甚至可利用废水，且蛋白质含量高达58%。此前研究虽尝试过细菌纤维素纳米纤维等生物填料，但微藻与EVA的协同效应尚属空白。为此，研究人员创新性地将喷雾干燥(PY-SD)与冷冻干燥(PY-FD)处理的微藻引入EVA体系，系统评估其对材料回收性、力学性能和环境效益的影响。这项突破性成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

关键技术方法
研究采用热压成型制备复合材料，通过流变仪分析交联行为，结合扫描电镜(SEM)观察微藻形态差异（喷雾干燥呈团聚状，冷冻干燥为单细胞球形）。性能测试涵盖熔体流动指数(MFI)、热重分析(TGA)、动态力学分析(DMA)、硬度测试等。碳足迹计算基于微藻废水培养的减排效应。

研究结果

微藻形态与粒径分布
SEM显示PY-SD为紧密团聚体（粒径10-100 μm），PY-FD则保持单细胞球形（1-5 μm）。激光衍射证实PY-SD粒径分布更广，这直接影响其与EVA的界面相互作用。

熔体流动性与热稳定性
微藻添加使回收EVA的MFI提升2-5倍，突破交联网络限制。TGA证明180°C加工时材料稳定，PY-SD因更大比表面积促进热传导，初始分解温度提高12°C。

流变与发泡行为
10-50 phr微藻显著延缓交联反应，发泡倍率达纯EVA的8.8-16.7倍。储能模量(G')分析表明PY-SD形成更强网络结构。

力学性能与碳减排
30 phr PY-SD复合材料拉伸强度达1.5倍于PY-FD，应变提高26%。生命周期评估显示废水培养微藻可减少63%碳排放。

结论与意义
该研究首次证实微藻可作为EVA的"多功能增效剂"：PY-SD通过物理交联点作用增强力学性能，其粗糙表面促进应力传递；而微藻的极性基团可能切断EVA交联网络，实现回收性突破。环境效益方面，每吨复合材料可减少1.8吨CO₂
当量。Jo-Shu Chang团队指出，这项技术不仅为运动鞋等消费品提供绿色解决方案，更开创了"微藻-聚合物"协同设计的新范式。未来研究可进一步优化微藻表面改性，拓展其在医疗等高端领域的应用。