近期，青島能源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(chuàng)新課題組在生物基雜化材料設(shè)計與構(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”.
我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。該材料濕強度可達(dá)到13MPa, 克服了傳統(tǒng)紙材料濕強度低的問題；干強度達(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。
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、超級電容器及航空航天等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。
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(xué)者攀登計劃、泰山學(xué)者青年專家計劃、山東省自然科學(xué)基金、中科院青年促進(jìn)會的支持。( 文/圖 姜義軍 葛雪松)
圖2 纖維素基仿貝殼材料
