一步溶剂交换法制备低结晶度海藻酸钠-壳聚糖微纤维功能化干凝胶膜及其高效应用

本研究创新性地通过自组装海藻酸钠(SA)-壳聚糖(CS)微纤维(SCMF)，开发了一步溶剂交换法制备多孔生物质干凝胶膜。该膜具有71.2%孔隙率、11 MPa拉伸强度，其低粗糙度与高亲水性使其在过滤(99.9%颗粒截留率)和吸附(43.94 mg/g亚甲基蓝吸附量)领域展现优异性能，为生物质干凝胶的规模化制备开辟新途径。

　　

Highlight

本研究亮点在于采用自下而上法组装的SA-CS微纤维，通过一步溶剂交换即可快速制备功能性干凝胶膜。相较于传统纤维素基材料，该微纤维的低结晶度与小长径比特性使溶剂交换时间缩短至10分钟，极大提升生产效率。

Materials

海藻酸钠(SA，分子量98 kDa)、壳聚糖(CS，~100 kDa，脱乙酰度≥95%)购自阿拉丁化学有限公司。乙醇(EtOH)、乙酸(HAC)等溶剂均来自国药集团，实验所用二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒粒径为340 nm。

Fabrication of SCMF xerogel membranes

为确保微纤维成功组装，保持SA中羧基(COO^?)与CS中氨基(NH₃⁺)摩尔比为1:1。声场流自组装形成的SA-CS微纤维直径50-300 nm，长度1-8 μm（见图示）。这种"分子乐高"式的自组装过程赋予材料独特的可调控性。

Conclusions

总之，我们开发的一步溶剂交换策略成功制备出具有短时加工优势的SA-CS干凝胶膜。其独特的片状聚集体结构与微米级孔隙，使材料在保持71.2%孔隙率的同时实现11 MPa拉伸强度，堪称"鱼与熊掌兼得"的生物材料设计典范。