生物基雜化材料設計與構建獲進展

最新 06-29

近期，中國科學院青島生物能源與過程研究所生物基材料重點實驗室綠色化工中心姜義軍綠色低碳材料創新課題組在生物基雜化材料設計與構建方面取得進展，相關研究成果相繼發表在ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.6b05780，DOI:10.1021/acsnano.7b01221）上，並被選為「Editor Choice」。

青島能源所研究人員利用纖維素凝膠與纖維素纖維複合的手段，通過原位交聯技術，製備了纖維素基片材。該材料濕強度可達到13MPa，克服了傳統紙材料濕強度低的問題；干強度達到76MPa，韌性達到7MJ/m3，分別是普通紙張的4倍和20倍，力學性能甚至優於傳統高分子材料（Journal of Material Chemistry, DOI: 10.1039/c6ta07681e），更有趣的是表面纖維素凝膠網路賦予了片材形狀記憶的特性，同時對水、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。

在此基礎上課題組模仿自然界中貝殼的「磚泥」結構，利用生物基分子的原位交聯及分子界面技術製備了生物基仿貝殼雜化材料，該複合材料的力學強度可以達到580MPa，與鋼相當，是貝殼的4-7倍，韌性達到12.1KJ/m3，遠高於鋼和貝殼，研究人員同時研究了該材料的阻隔性、電學性能，這種「人造貝殼」複合材料在人工肌肉、組織工程、電池、超級電容器及航空航天等領域具有潛在的應用價值。

上述工作得到青島能源所「一三五重點培育方向」的支持，主要核心成員均來自中科院生物基材料重點實驗室綠色化工中心，得到國家自然基金、泰山學者攀登計劃、泰山學者青年專家計劃、山東省自然科學基金、中科院青年促進會的支持。