中科院青岛能源所在生物基杂化材料设计与构建方面取得进展

近期，中国科学院青岛生物能源与过程研究所生物基材料重点实验室绿色化工中心姜义军绿色低碳材料创新课题组在生物基杂化材料设计与构建方面取得进展，相关研究成果相继发表在ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.6b05780，DOI:10.1021/acsnano.7b01221）上，并被选为“Editor Choice”。

青岛能源所研究人员利用纤维素凝胶与纤维素纤维复合的手段，通过原位交联技术，制备了纤维素基片材。该材料湿强度可达到13MPa，克服了传统纸材料湿强度低的问题；干强度达到76MPa，韧性达到7MJ/m³，分别是普通纸张的4倍和20倍，力学性能甚至优于传统高分子材料（Journal of Material Chemistry, DOI: 10.1039/c6ta07681e），更有趣的是表面纤维素凝胶网络赋予了片材形状记忆的特性，同时对水、油、氧气分子具有较高阻隔性，该材料未来在替代石化基高分子包装材料方面有巨大潜力。

在此基础上课题组模仿自然界中贝壳的“砖泥”结构，利用生物基分子的原位交联及分子界面技术制备了生物基仿贝壳杂化材料，该复合材料的力学强度可以达到580MPa，与钢相当，是贝壳的4-7倍，韧性达到12.1KJ/m³，远高于钢和贝壳，研究人员同时研究了该材料的阻隔性、电学性能，这种“人造贝壳”复合材料在人工肌肉、组织工程、电池、超级电容器及航空航天等领域具有潜在的应用价值。

上述工作得到青岛能源所“一三五重点培育方向”的支持，主要核心成员均来自中科院生物基材料重点实验室绿色化工中心，得到国家自然基金、泰山学者攀登计划、泰山学者青年专家计划、山东省自然科学基金、中科院青年促进会的支持。

图1 纤维素基材料

图2 纤维素基仿贝壳材料