高度有序自锁纳米纤维的动态分子调控：用于制备强度高、韧性优异且透明的生物塑料薄膜

《Advanced Functional Materials》：Kinetic Molecular Modulation of Highly-Aligned Self-Locking Nanofibers for Strong, Tough, and Transparent Bioplastic Films

纤维素基生物塑料薄膜因羟基特性未被充分利用而存在脆性缺陷。本文模仿竹子结构，采用超分子工程策略调控纤维素链动态组装，通过拉伸场形成高取向纳米纤维，使薄膜断裂韧性提升超300%，达6.82 MJ·m?3，拉伸强度达176 MPa，刷新再生纤维素薄膜性能记录。

　　

摘要

基于纤维素的生物塑料薄膜长期以来一直被视为不可回收塑料的有前景的替代品。然而，由于未能充分利用其富含羟基的特性，这些薄膜存在强度低和易碎的问题，从而限制了它们的广泛应用。受天然竹子的启发，本文提出了一种超分子工程策略，通过调节纤维素链的自组装动力学来同时增强其强度和韧性。首先构建一个结构松散的非晶态分子网络，以实现动态重排；随后在拉伸作用下，这些分子网络会形成高度有序的纳米纤维，这种结构类似于天然的卡扣式自锁系统。由于纳米纤维高度有序且紧密堆积，使得纤维素薄膜的断裂韧性提高了300%以上（达到6.82 MJ·m^?3），拉伸强度也达到了176 MPa，超越了此前报道的所有完全再生的纤维素薄膜。这种通过动力学调控的方法为高性能、透明且真正可持续的生物塑料薄膜的发展开辟了新的前景。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。