Abstract Considerable interest in food packaging research has been prompted by the rising environmental impact of waste, customer awareness for readily accessible foods with extended shelf life, and ecological consciousness about the scarcity of natural resources. The utilization of plastic-based food packaging has resulted in a significant environmental concern due to the accumulation of substantial quantities of plastic in the surrounding areas. Research efforts are being motivated by ecological and health considerations in the pursuit of developing biodegradable films. Besides, poly(lactic acid) (PLA) has been suggested as a possible substitute for petroleum-based polymers because of its sustainability, simple accessibility, and biodegradability. PLA is a biodegradable plastic made from sugar beet or maize starch that may be fermented by bacteria to generate material with desirable qualities like transparency and rigidity. However, there is a need for further improvement in certain properties of PLA, such as flexibility, toughness, permeability, and thermal properties. One potential approach for enhancing these attributes involves the integration of nano-reinforcement. The utilisation of nanocellulose derived from biomass has garnered significant interest in recent times owing to its renewable nature, ability to biodegrade, impressive mechanical strength, low density, and considerable economic worth. In this study, we present a comprehensive overview of the most up-to-date methods for synthesising nanocellulose and its use as a filler material in the manufacture of PLA nanocomposites for food packaging. In addition, this study examines the emerging challenges and potential advantages associated with the utilization of PLA biocomposites incorporated with nanocellulose in the food packaging sector.

This work presents the types of waste of Armenian volcanic aluminosilicate tuff rocks extraction, as a component of the raw material of non-cement, artificial stone materials, the technical possibilities of their use, and the results of experiments for meeting the indicators of physical and mechanical characteristics of natural stone. Preliminary orientational experimental studies have specified the proportions of the raw materials in the compositions, the connections between the preparation of mixtures, the compaction of samples, and the shortest possible heat treatment regimes at temperatures up to 200 °C. Non-cement artificial stones were developed using tuff waste, with filler–composite binder ratios of 75/25 and 70/30, and a water/solid mass ratio of 0.10-to-0.12%. After 9 h of heat treatment, the density, water absorption, and compressive strength of non-cement artificial stone materials were determined. The results showed that these materials outperformed natural stone materials from the same deposits, in terms of the same physical and mechanical characteristics. The use of tuff waste resulted in increased densities, from 10.5 to 39%, decreased water absorption by 2 to 2.5 times, and increased compressive strength of non-cement artificial stone materials, from 15 to 30% compared to natural tuff stones. X-ray diffraction and SEM image studies were also carried out for the obtained non-cement artificial stones. The novelty in the developed technology of obtaining stone materials primarily revolves around the mixture preparation technology by using tuff waste materials and low-temperature heat treatment.

In this work, the effect of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT1, MWCNT2, and MWCNT3) with different outer diameters and specific surface areas on the mechanical and electrical properties of cement mortar have been investigated. Various concentrations of MWCNTs were used (0.05, 0.10, and 0.15%), the effective dispersion of which was carried out by an Ultrasonic machine (for 40 min with 160 W power and a 24 kHz frequency) using a surfactant. Composites have been processed with a biosilica content of 10% by weight of cement and without it. Compressive strength tests were carried out on days 7 and 28 of curing. The 7-day compressive strength of samples prepared without biosilica increased compared to the result of the control sample (6.4% for MWCNT1, 7.4% for MWCNT2, and 10.8% for MWCNT3), as did those using biosilica (6.7% in the case of MWCNT1, 29.2% for MWCNT2, and 2.1% for MWCNT3). Compressive strength tests of 28-day specimens yielded the following results: 21.7% for MWCNT1, 3.8% for MWCNT2, and 4.2% for MWCNT3 in the absence of biosilica and 8.5%, 12.6%, and 6.3% with biosilica, respectively. The maximum increase in compressive strength was observed in the composites treated with a 0.1% MWCNT concentration, while in the case of 0.05 and 0.15% concentrations, the compressive strengths were relatively low. The MWCNT-reinforced cement matrix obtained electrical properties due to the high electrical conductivity of these particles. The effect of MWCNT concentrations of 0.05, 0.10, and 0.15 wt% on the electrical properties of cement mortar, especially the bulk electrical resistivity and piezoresistive characteristics of cement mortar, was studied in this work. At a concentration of 0.05%, the lowest value of resistivity was obtained, and then it started to increase. The obtained results show that all investigated specimens have piezoresistive properties and that the measurements led to a deviation in fractional change in resistivity.

Abstract Cu2ZnSn(SSe)4 (CZTSSe) semiconductor is quite promising to solar cell applications, recently achieving a new record efficiency of 14.9%. Despite theoretical works have shown that efficiencies higher than 20% are possible in this technology, there are some critical points that should be carefully solved by the scientific community. In this review, it is presented a critical analysis on the state-of-the-art of Cu2ZnSn(SSe)4 solar cells. First, we summarize advantages and disadvantages of most used vacuum and non-vacuum thin film fabrication methods, followed by the most important results in solar cell fabrication along with key factors in performance improvement. Furthermore, the future experimental outlook is also analyzed with a particular focus on kesterite material engineering and its grading band-gap engineering. Likewise the experimental state-of-the-art of CZTSSe device fabrication, a non-typical contribution of this work to the literature it is the presentation and discussion of most important theoretical results on solar cells. A particular attention is paid to results concerning numerical and analytical approaches for the study of Cu2ZnSn(SSe)4 solar cells. Finally, theoretical results concerning the potential use of nanostructured CZTSSe solar cells for achieving efficiencies higher than that of the Shockley-Queisser limit are presented and discussed.

Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZT(S,Se)) thin films exhibit the characteristics necessary to be effective absorbers in solar cells. In this report, the room temperature experimental Raman scattering spectra, recorded at different excitation wavelengths, are systematically analyzed theoretically using the results of DFT harmonic frequencies calculations at the Γ-point for various modifications of kesterite (KS), stannite (ST), and pre-mixed Cu-Au (PMCA) crystal structures. The specific anharmonism‐induced features in the spectra of CZT(S,Se) crystals are identified, and the spectral lineshapes at varied strengths of anharmonic interaction are simulated. A robust agreement between the experimental Raman spectrum and the theoretical results is demonstrated, ensuring the reliability of estimating parameters related to anharmonic effects. Therefore, our findings show that incorporating anharmonism as an additional contribution to the phonon spectra, particularly in non-resonant cases, allows for a more accurate description of the vibrational properties of CZT(S,Se). This could play a crucial role in distinguishing between different phases of CZT(S,Se) materials and open new possibilities for the fabrication of solar cells with enhanced characteristics.