多尺度剑麻纤维基元的剥离及结构材料制备

高性能结构材料在航空航天、交通运输和建筑工程等高端制造领域至关重要，用以满足其卓越的综合机械性能和轻量化的需求。工程塑料由于低密度和优良的机械性能在这些领域得到了广泛的应用，但由于其不可生物降解性，对其可持续性的关注担忧正在迅速增加。因此，开发集轻量化和高机械性能于一体的可持续结构材料以减少石化塑料造成的环境成本变得越来越重要。由纤维素纳米纤维（CNF）衍生的全天然绿色材料有望用于替代工程塑料而备受关注。然而，纳米纤维基结构材料缺乏抗裂纹扩展性和三维成型性，阻碍了其实际应用。我们通过表面处理剑麻微纤维，暴露出丰富的带正电荷的活性CNF，从而增强其与带负电荷的CNF的界面结合。强大的多尺度双网络使得多尺度纤维素基结构材料能够轻松成型为复杂的三维异形结构，与CNF基材料相比，韧性和抗冲击性提高了近两倍和五倍。此外，这种多尺度界面工程策略赋予纤维素基结构材料比石化基塑料更好的综合性能，并拓宽了纤维素作为环保材料的轻量化应用的潜力。