细菌纤维素的制备及其与壳聚糖复合结构材料

工程塑料等石油基聚合物在日常生活中发挥着重要作用。然而，这些材料在生产过程中会产生大量碳排放，废弃后会带来塑料污染问题，甚至产生微塑料，对生态环境造成潜在威胁。使用可持续原材料制备低碳新材料是缓解塑料污染问题的潜在途径。然而，如何平衡可持续结构材料的强度和韧性这一对互斥性能，使之兼具高强韧性，是制约低碳新材料发展的一大难题。本工作报道了一种3D纳米纤维网络界面设计，能够实现结构材料强度和韧性的同步提升。该研究利用生物发酵合成的细菌纤维素（BC），调控其3D连续纳米网络表面的化学性质，并在网络的界面处引入质子化壳聚糖，成功在BC基结构材料中构建纳米网络的界面互锁结构。这种界面结构为氢键和静电作用提供了充足的物理接触位点，增强了界面结合，从而实现高强韧性。此外，BC基结构材料还具有轻质、低热膨胀系数和高热尺寸稳定性等优异性能，与工程塑料相比具有显著优势。