工业上对技术薄膜和包装薄膜的需求量很大，例如，用于保护饮料瓶、家具表面、货物运输等的薄膜。食品包装主要使用透明的软薄膜产品，这些产品必须满足多种要求：一方面，它们必须表现出强大的机械稳定性，以便在运输过程中提供保护。另一方面，由于引入了移动障碍，它们保留了产品宝贵的气味和味道以及新鲜度和保质期。

为了实现所有这些目标，结合各种材料特性的多层薄膜经常被使用。目前，大多数技术薄膜仍由塑料聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚氯乙烯（PVC）制成。制造商受到2019年生效的《包装法》的约束，要求在未来将回收包装材料的比例从目前的36%提高到63%。因此，包装材料行业的可持续性变得越来越重要，再生或可回收材料、可生物降解和/或生物塑料将在未来变得越来越重要。

其任务是开拓材料创新，确定传统聚合物基材的替代品，包括阻隔层材料，并开发基于这些材料的产品。理想的可生物降解、易回收和/或由可再生原料制成的新材料也有助于寻找替代回收方法，并在生产中节约资源。

基于生物聚合物的多层膜

德国哈勒市弗劳恩霍夫材料和系统微观结构研究所（IMWS）致力于实现这一目标，并与德国Weissandt-Gölzau的Polifilm挤出公司合作，开展一项持续至2021年8月的研究项目：科学家们将共同制造用于食品包装的生物聚合物薄膜，该薄膜满足复杂的要求，可以更可持续地生产，并且更容易回收。目标是设计和制造基于生物聚合物的新型、创新的多层薄膜，具有各种阻隔层性能和功能性薄膜表面，用于包装材料。

高效的阻隔性和机械稳定性

弗劳恩霍夫IMWS项目经理Sandra Richter博士解释说：“我们打算设计一种由生物聚合物制成的多层膜，这种薄膜不仅具有高效的阻隔性，而且还具有很好的机械稳定性和足够的透明度，并具备对其进一步使用很重要的其他特性。”

创新薄膜的阻隔性能应通过有目的的生物聚合物组合和引入扁球状填充物来实现。项目合作伙伴还计划为薄膜表面配备抗菌性能。这将通过对壳聚糖或壳聚糖衍生物的改性来实现，这些壳聚糖或壳聚糖衍生物是由甲壳素经多个加工步骤制成的。

“壳聚糖是从贝类的壳中提取的天然物质。因此，我们使用另一种天然原料来修饰生物聚合物薄膜。除了抗菌效果外，壳聚糖还具有高度的生物相容性，可生物降解，无毒，还可以作为天然屏障。”Richter说。

计划将壳聚糖引入包装膜的外层，可以将其作为一种网状的表面垫层进行层压，也可以将其作为一种湿化学涂层沉积在薄膜上。该项目合作方打算开发的工业技术应该可以生产大量的生物聚合物包装膜。

无损诊断法

另一个目标是设计一种特别适用于多层膜的无损诊断方法，并提供各个薄膜层的层厚和可能因分层或闭塞造成的粘合缺陷方面的发现。这样，就可以确保即使是新的生物薄膜也能以适合工业过程的方式进行测试，并满足必要的质量要求。