中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教授俞書宏等人研制了一種利用壓力在生物基聚合物中排列小顆粒的工藝，實(shí)現(xiàn)了具有仿生結(jié)構(gòu)的高性能可持續(xù)材料的規(guī)模化制備。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《自然—通訊》。

石油基塑料對(duì)環(huán)境和人類健康構(gòu)成了挑戰(zhàn)，目前難以找到與其機(jī)械特性相似的可持續(xù)生物基塑料取代它們。在聚合物中加入取向一致的小填料顆粒可以改善其機(jī)械性能，但控制聚合物中顆粒取向的方法還有待完善。

在壓力的作用下，研究人員使生物基聚合物材料的厚度減小，顆粒排列成行。纖維素基聚合物填補(bǔ)了垂直排列的礦物顆粒之間的空隙，形成了與磚墻相當(dāng)?shù)奈⒔Y(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能，在-130℃至150℃的溫度范圍內(nèi)，其尺寸幾乎沒有變化，優(yōu)于許多高性能塑料。同時(shí)，其儲(chǔ)能模量也優(yōu)于塑料。科研人員通過制造手機(jī)殼，證明了該工藝可以擴(kuò)展，而且該材料易于加工。

研究人員總結(jié)說，這種方法為高性能全天然材料的規(guī)模化生產(chǎn)提供了一個(gè)途徑。開發(fā)這種工藝對(duì)于促進(jìn)生物基材料的工業(yè)應(yīng)用或具有重要意義。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-19174-1