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材料與生活
便當盒材料學問大

文/陳信文(清華大學化學工程學系講座教授) 圖/達志影像 (2024/3/21)

 攜帶便當是許多人的共同經驗。便當盒雖小,卻是五色繽紛的材料展示場。市面上販售的便當盒,有不鏽鋼、玻璃、塑膠與矽膠,以及木頭等不同材料。

 生活中的各種材料分成金屬、陶瓷與高分子三大類,如果是兩種材料組合在一起的材料,則稱為複合材料。而便當盒使用的材料,也完整的包括了上述四大類:不鏽鋼屬於金屬類,玻璃屬於陶瓷類,塑膠與矽膠屬於高分子類,木頭是結構相當複雜的天然複合材料。木頭便當盒是近年來復古與環保的產品,逐漸吸引一群喜好的顧客。

不鏽鋼便當盒耐摔又實用。

木製便當盒既古典又時尚。

鉻鏽讓不鏽鋼不再鏽

 不鏽鋼屬於一種特殊的鋼鐵,依據不鏽鋼編號可以查知它的組成,比方三○四不鏽鋼合金中,就含有百分之十八的鉻。

 鉻是極容易與氧反應而生鏽的金屬。當鉻氧化生成氧化鉻時,會成為非常穩定的狀態,緊密的附著在材料表面,將空氣與材料阻絕,氧便無法再進入材料中,不鏽鋼就不會繼續生鏽。不鏽鋼便當盒相對的耐用實用,只是不鏽鋼會反射微波,不能以微波爐加熱,是美中不足之處。

矽膠便當盒材質軟,好收納。

外帶餐盒多使用聚丙烯(PP)盒。

高分子材料提供便利

 高分子是一種分子量很大的材料,分成天然與人工合成兩大類。蛋白質或澱粉屬於天然的高分子,便當盒使用的矽膠或塑膠,則屬於人工合成的高分子。人工合成的高分子材料可分成塑膠與橡膠兩大類。在室溫時塑膠較硬,而橡膠的彈性較大。

 塑膠的種類很多,便當盒使用的主要為「聚丙烯」。聚丙烯材質編號是五號,是一種含有碳、氧與氫的高分子。矽膠屬於橡膠的一種,主要成分是矽氧烷。

 一般人工合成的高分子是以碳為核心,然而矽膠是以矽為主,是包含了矽、氧、碳與氫的高分子。比起聚丙烯,矽膠較耐熱,廢棄處理也較環保。人類科技進步,合成出種類繁多的高分子材料,讓生活更便利。發明符合環保永續,性質優良的高分子,是現代科學家積極努力的目標。

耐熱玻璃便當盒也可當烤盤,製作焗烤餐。

強化玻璃便當盒掉落時,不會裂成大小碎片四處飛散,而是碎裂成許多鈍角小塊,不容易傷人。

耐熱玻璃與強化玻璃

 玻璃是歷史悠久的材料,常見的缺點是不耐溫度的改變與不耐碰撞。市售保鮮盒使用的玻璃已經過改良,常見有「耐熱玻璃」和「強化玻璃」兩類。一般玻璃的成分主要是二氧化矽、氧化鈉與氧化鈣。耐熱玻璃的主要成分為二氧化矽、氧化硼與氧化鋁。

 耐熱玻璃比一般玻璃更能容忍溫度的改變,所以可在微波爐或烤箱中使用。可在電磁爐上使用的玻璃水壺就是這種材質。

 強化玻璃則是利用化學或物理方法,讓玻璃表面形成耐撞層。雖然強化玻璃比較耐摔抗刮,但仍然不適用於加熱。玻璃的化學性質較穩定,使用時不容易與食物產生化學反應。

 你用的是什麼材料的便當盒呢?你希望擁有什麼特性的便當盒呢?想想看,或許你會成為這種材料的發明人呢!