木瓜树茎秆源纤维素纳米晶的制备及其在生物纳米复合材料中的增强应用潜力

本文创新性地从木瓜树茎秆（次级植物源）提取纤维素纳米晶（CNCs），通过酸水解等工艺制得高结晶度（84.51±0.18%）的纳米材料，其具备优异热稳定性、介孔蜂窝状结构和负表面电荷（-19.30 mV），为生物纳米复合材料（如食品包装、组织工程）提供了可持续增强剂，可缓解传统植物纤维资源压力。

　　

Highlight

本研究首次从木瓜树（Carica papaya）茎秆中提取纤维素纳米晶（CNCs），通过露水沤麻、碱处理、氯酸盐漂白和H₂SO₄水解等步骤，成功制备出具有高结晶度（84.51±0.18%）和负电性表面（-19.30 mV）的CNCs。其独特的介孔蜂窝状结构及丰富结合位点，为生物纳米复合材料提供了绿色增强方案。

FTIR-ATR分析

傅里叶变换红外光谱（FTIR-ATR）显示，原料纤维至CNCs的转化过程中，3300-3400 cm^-1处的羟基（-OH）峰和2900 cm^-1处胺基（N-H）峰持续存在，而2781.2 cm^-1处的特征峰证实了纤维素结构的纯化。

结论

木瓜树茎秆衍生的CNCs凭借其高结晶度和热稳定性，可作为生物纳米复合材料（如可降解电子器件、医用敷料）的理想增强剂，同时减少农业废弃物对环境的压力。

缩写列表

ATF（碱处理纤维）、CNC（纤维素纳米晶）、DLS（动态光散射）等术语为理解本文关键技术提供参考。

作者贡献声明

Md. Mahmudur Rahman主导了从实验设计到论文撰写的全过程，团队其他成员分别参与方法开发、数据分析和软件支持。

基金声明

本研究获沙特阿拉伯北方边境大学（项目号NBU-CRP-2025-2483）和孟加拉国科学技术部联合资助。

利益冲突声明

作者声明无潜在利益冲突。

致谢

感谢孟加拉国科学与工业研究理事会（BCSIR）的技术支持，以及北方边境大学的经费资助。