西北大学研究人员研发出无毒且防水防油的涂层材料

慧正资讯，美国西北大学的研究人员开发出一种新型防水防油材料，有望成为食品包装中有害塑料和有毒全氟及多氟烷基物质（PFAS）的安全、可行的替代品。

安全的石墨烯氧化物溶液

该材料源自石墨烯氧化物，无毒、环保且价格实惠。

当应用于纸质食品和饮料包装时，该材料不仅能提供卓越的阻隔性能，还能显著增强产品的整体强度。这可能意味着脆弱的纸盘和湿透的外卖容器的终结。使用后，经过该材料处理的包装可以轻松堆肥或回收——形成一个真正可持续的解决方案的闭环。

GO-Eco（畅机器人公司（Chang Robotics）的子公司，也是西北大学奎雷孵化实验室（The Q）的常驻初创公司）正在将这项专利申请中的产品商业化。

近期的独立第三方行业标准评估表明，与当前市售解决方案相比，西北大学的材料显著提高了强度和阻隔性能。

食品包装领域的变革

Timothy Wei是西北大学麦考密克工程学院的机械工程兼职教授、畅机器人公司的首席科学家，也是内布拉斯加大学林肯分校的前任工程学院院长。他与石墨烯氧化物专家、西北大学温伯格文理学院化学教授SonBinh Nguyen共同开发了该产品。

“这不仅仅是一项材料创新；更是一种可投入市场的解决方案，”该产品的共同开发者Timothy Wei说。“我们非常高兴能将GO-Eco从实验室推向工厂车间，其应用最终可能改变整个食品包装行业。”

对新解决方案的迫切需求是显而易见的。在分析了来自不同来源的数据后，GO-Eco团队估计，仅美国每年就生产约1400万公吨的纸质食品包装和瓦楞纸板，年销售额超过600亿美元。

尽管由于环境和健康风险，消除这些材料的监管压力越来越大，但这些产品通常涂有塑料、金属箔或PFAS以实现防水和防油性。虽然存在一些生物基替代品，但其高昂的成本使其在商业上不可行。

提升纸张和纸板的阻隔性能

这个全球性问题的潜在解决方案来自Nguyen和Wei实验室数十年的研究。Nguyen的研究小组发表了大量关于石墨烯氧化物表征和制造的论文，而Wei则在先进制造和食品工业方面拥有深厚的专业知识。他们共同开发了一种新的专利工艺，该工艺利用石墨烯氧化物（氧化的单原子厚碳原子片）的独特性质来增强纸张和纸板产品的阻隔性能。

在开发出该工艺后，团队在多种食品和饮料包装原型上严格测试了该材料，包括纸板箱、塑料农产品袋以及一次性餐具（如盘子、杯子和吸管）。

在每种情况下，这种新材料都使这些产品具有防水、防油和防油脂的能力，同时增强了纸质基材的强度。西北大学的奎雷孵化实验室（The Q）、本科生研究办公室和西北大学女校友会最初通过提供实习支持协助了这项研究。

产品测试

在获得一家大型全国性餐具制造商的最新资助以及多家行业合作伙伴的积极参与下，GO-Eco已将产品测试从The Q的实验室阶段推进到西密歇根大学造纸中试工厂的全面行业标准评估。

这些测试证实，与市场上常用的产品相比，应用少量石墨烯氧化物可将阻隔性能和纸张强度提高30%至50%。而其成本与当前市售的阻隔产品相比仍然相当。这些发现适用于广泛的材料——从模塑纤维制品（如餐具）到瓦楞纸板包装。

通过与西北大学的独家许可协议以及The Q的支持，GO-Eco正在将这项科学成果转化为商业化技术。该团队正在积极与几家公司讨论生产和中试测试。

GO-Eco的下一步计划包括扩大生产规模、寻求FDA（美国食品药品监督管理局）的食品接触批准，以及认证经石墨烯氧化物处理的纸张的可回收性和可堆肥性。该公司还计划为模塑纤维和传统纸片原型进行全面的生产试验。