中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)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(shū)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(xiàn)發(fā)表于《自然—通訊》。

石油基塑料對(duì)環(huán)境和人類(lèi)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(méi)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(guò)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(shuō)，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(kāi)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