自锁纳米纤维构建高性能生物塑料膜发表于Adv. Funct. Mater.期刊

发布时间:2025-11-25  文章来源:陈施朋

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纤维素基生物塑料长期以来一直被视为不可回收塑料的一种理想的替代品。由于缺乏强交联点以及单一的能量耗散机制,导致再生纤维素制品一直存在脆而弱的问题,从而限制了其广泛的应用。在本工作中,我们受天然竹子的启发,提出了一种纯天然的超分子工程策略来构建强而韧的纤维素薄膜。首先构筑了一种疏松且可动态重排的无定形分子网络,使分子链能够自由调整位置。随后在拉伸场作用下致密化,诱导分子链重排,自组装形成高度取向、紧密堆叠的纳米纤维结构。取向的纤维能够最大化地传递应力,从而提升薄膜强度。而对于韧性来说,由于纤维素密集的氢键位点特性,导致纳米纤维在拉伸滑移过程中反复出现氢键破坏再重建的现象,类似于天然的卡扣式自锁机制,大量耗散能量,延缓了机械失效,从而提升韧性。最终,所制备的纤维素膜可达到176 MPa的高强度和6.82 MJ·m-3的高韧性。更重要的是,这种薄膜完全由纤维素组成,无需额外添加高分子量聚合物或化学添加剂,为可持续、生物基塑料提供了一条真正绿色、安全的制备路线

 

Shi-Peng Chen, Jing Wang, Dan-Yang Zhao, Jin-Long Zhu, Jia-Cheng Lv, Gan-Ji Zhong, Hua-Dong Huang*, Zhong-Ming Li*. Kinetic Molecular Modulation of Highly-Aligned Self-Locking Nanofibers for Strong, Tough, and Transparent Bioplastic Films. Adv. Funct. Mater., 2025, e20770,  DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202520770.

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