開發源于可再生資源的生物基材料是解決環境污染和緩解化石資源短缺的關鍵戰略途徑。生物基材料取代石油基材料并實現廣泛應用,可減少溫室氣體排放,促進碳中和和可持續發展。目前,生物質化工的主流技術之一是將生物質轉化為平臺化學品,再合成材料。雖然這種方法易于實現對材料結構的精確控制,但產業鏈流程較長,成本較高。另一種途徑是直接將生物質轉化為材料,這種方法更具有經濟性及能源效率優勢,但在材料結構調控方面更具挑戰性。
圖1 PPeF的合成示意圖及制備具有交聯網絡的LFPEe的過程
圖2 LFPEe的力學性能及強化增韌機理
圖3 LFPEe的光熱性能、自愈合現象及形狀記憶功能
得益于木質素自身優異的光熱功能,以及動態鍵的自愈特性,LFPEe可實現光熱自愈合,并具有優異的光熱驅動形狀記憶功能。此外,引入木質素還賦予LFPEe優異的紫外線屏蔽性能、良好的熱穩定性以及抗老化能力。在簡單的加熱條件下還能實現溶劑循環回收。
作為一種高生物基含量、高性能的多功能材料,新型木質素基聚酯彈性體有望作為石油基彈性體的替代品,在生物可降解智能材料領域顯示出重要的潛力。該工作成功打破了FDCA基聚酯力學性能對高分子量的依賴,實現了由低分子量FDCA聚酯低聚物制備高性能生物基聚酯彈性體。此外,該工作也為木質素在高性能生物基聚酯彈性體開發中的創新設計和增值利用提供了新思路。
相關成果以“Ultra-strong and Tough Bio-based Polyester Elastomer with Excellent Photothermal Shape Memory Effect and Degradation Performance”為題,近期發表在 Advanced Functional Materials上。論文第一作者為華南理工大學化學化工學院2021級碩士生孫丹婷,華南理工大學劉偉峰和廣東工業大學邱學青為論文共同通訊作者。成果得到國家自然科學基金項目(22038004,22222805,22078116,U23A6005)、廣東省重點研發計劃項目(2020B1111380002)、廣東省化學與精細化工實驗室揭陽中心資助。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202403333
- 東華大學朱美芳教授、成艷華研究員 Adv. Mater.: 卷對卷工藝制備加捻氣凝膠紗線 - 兼具高強結構和低導熱性能 2025-06-19
- 清華徐軍、中藥所邱崇 Sci. Adv.: 高強韌、抗損傷、體溫形狀記憶的高性能醫用彈性體 2025-06-15
- 南開劉遵峰教授課題組招收2026年入學推免碩士、直博生等 - 材料學、化學、高分子、生物學、紡織與纖維、計算模擬、電子信息... 2025-06-13
- 合工大秦海利、從懷萍/中科大俞書宏 Adv. Mater.: 在超強韌水凝膠材料領域取得重要突破 2025-06-24
- 西工大顏紅俠教授團隊 Small:利用超支化聚硼磷酸酯制備具有超高韌性和防火安全性的透明環氧樹脂 2025-05-04
- 南理工傅佳駿/徐建華團隊 AFM:可持續電容傳感器材料新突破!兼具高韌性和解聚合閉環回收 2025-04-23
- 東北林大劉守新教授團隊《Adv. Sci.》:纖維素/木質素基陽極的彈性形變恢復老化的混合培養電活性生物膜 2025-05-15