近期,中國科學(xué)院青島能源所生物基材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室綠色化工中心姜義軍綠色低碳材料創(chuàng)新課題組在生物基雜化材料設(shè)計(jì)與構(gòu)建方面取得進(jìn)展,相關(guān)研究成果相繼發(fā)表在ACS Nano(DOI: 10.1021/acsnano.6b05780,DOI:10.1021/acsnano.7b01221)上,并被選為“Editor Choice”。
青島能源所研究人員利用纖維素凝膠與纖維素纖維復(fù)合的手段,通過原位交聯(lián)技術(shù),制備了纖維素基片材。該材料濕強(qiáng)度可達(dá)到13MPa, 克服了傳統(tǒng)紙材料濕強(qiáng)度低的問題;干強(qiáng)度達(dá)到76MPa, 韌性達(dá)到7MJ/m3,分別是普通紙張的4倍和20倍,力學(xué)性能甚至優(yōu)于傳統(tǒng)高分子材料(Journal of Material Chemistry, DOI: 10.1039/c6ta07681e),更有趣的是表面纖維素凝膠網(wǎng)絡(luò)賦予了片材形狀記憶的特性,同時(shí)對(duì)水、油、氧氣分子具有較高阻隔性,該材料未來在替代石化基高分子包裝材料方面有巨大潛力。
圖1 纖維素基材料
在此基礎(chǔ)上課題組模仿自然界中貝殼的“磚泥”結(jié)構(gòu),利用生物基分子的原位交聯(lián)及分子界面技術(shù)制備了生物基仿貝殼雜化材料,該復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度可以達(dá)到580MPa,與鋼相當(dāng),是貝殼的4-7倍,韌性達(dá)到12.1KJ/m3,遠(yuǎn)高于鋼和貝殼,研究人員同時(shí)研究了該材料的阻隔性、電學(xué)性能,這種 “人造貝殼”復(fù)合材料在人工肌肉、組織工程、電池、超級(jí)電容器及航空航天等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
上述工作得到中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所“一三五重點(diǎn)培育方向”的支持,主要核心成員均來自中科院生物基材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室綠色化工中心,得到國家自然基金、泰山學(xué)者攀登計(jì)劃、泰山學(xué)者青年專家計(jì)劃、山東省自然科學(xué)基金、中科院青年促進(jìn)會(huì)的支持。
圖2 纖維素基仿貝殼材料
論文鏈接:
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