中國粉體網訊 自然界中的許多生物能夠利用天然高分子和生物礦物質構建許多結構復雜、具有優(yōu)異機械強度和功能性的復合材料。例如，螃蟹、龍蝦等利用無定形碳酸鈣（ACC）的來增強它們的骨架。這種生物礦化設計為構建功能輕質結構材料提供了靈感。
ACC在濕潤狀態(tài)下不穩(wěn)定，容易轉變?yōu)榻Y晶態(tài)，成功模仿這些自然設計的關鍵在于是否能夠有效地穩(wěn)定ACC。因此，開發(fā)高效、可生物降解、生物兼容和可持續(xù)的ACC穩(wěn)定劑對研究者們而言仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。近日，四川大學盧燦輝教授、熊銳特聘研究員和德國康斯坦茨大學HelmutCölfen教授受甲殼動物角質層中穩(wěn)定的ACC啟發(fā)，報道了纖維素納米纖維（CNFs）這一自然界最豐富的天然高分子對ACC的長期有效穩(wěn)定能力。
圖1 CNFs穩(wěn)定ACC以構建多功能復合材料的設計示意圖
通過表面羧基和剛性分離網絡的協同穩(wěn)定作用，CNFs表現出長期穩(wěn)定性（超過一個月），穩(wěn)定效率分別是羧甲基纖維素（CMC）和海藻酸鹽的3.6倍和4.4倍，甚至高于聚丙烯酸。由此產生的CNF/ACC分散體可以制成透明復合薄膜，強度高達286MPa，韌性高達28.5 MJ/m3，超過了迄今為止報道的合成生物聚合物-碳酸鈣/磷酸鹽復合材料。
圖2 CNF/ACC復合材料的力學性能
此外，所制備的復合材料還表現出良好的自愈合性能和濕穩(wěn)定性，以及表面可進行微納結構圖案化，還可用于制備監(jiān)測呼吸和手指接觸的濕度傳感器，具有良好的靈敏度。因此，該CNF/ACC復合材料的多功能性使得其在生物醫(yī)學、包裝和可穿戴設備等多種領域中具有前景。
圖3 CNF/ACC復合材料的自愈合性能及表面微納米圖案化。
上述工作近期以“Bioinspired Stabilization of Amorphous Calcium Carbonate byCarboxylated Nanocellulose Enables Mechanically Robust, Healable, and SensingBiocomposites”為題發(fā)表在ACSNano上。四川大學高分子研究所博士生鄔宛霖和福建師范大學環(huán)境科學與工程學院盧至行講師為共同一作，四川大學高分子材料工程國家重點實驗室熊銳特聘研究員和德國康斯坦茨大學HelmutCölfen教授為共同通訊作者。
參考來源：ACS Nano、高分子科技等
(中國粉體網編輯整理/昧光)
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除!
