亚洲一区精品无码色成人,成人片毛片a片免费观看乱派,午夜精品一区二区三区的区别

武漢大學(xué)呂昂團(tuán)隊(duì)《Nano Lett.》：纖維素水溶液粘合劑

2024-04-17 來(lái)源：高分子科技

在可持續(xù)發(fā)展的背景下，開(kāi)發(fā)一種無(wú)需化學(xué)改性的生物質(zhì)基粘合劑作為石油基粘合劑的替代品至關(guān)重要。同時(shí)，創(chuàng)造一種簡(jiǎn)單且可持續(xù)的方法來(lái)生產(chǎn)高質(zhì)量的粘合劑并應(yīng)用于制造多功能復(fù)合材料是具有挑戰(zhàn)性的。纖維素是地球上最豐富的天然聚合物，由于其生物降解性、生物相容性、成本效益、堅(jiān)固性和安全性而成為研究熱點(diǎn)。然而，纖維素鏈之間豐富而強(qiáng)大的分子間相互作用使其在普通溶劑中不易溶解。因此，使用纖維素作為粘合劑來(lái)獲得令人滿意的粘合性能仍然是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

近期，武漢大學(xué)呂昂團(tuán)隊(duì)利用纖維素的固有特性開(kāi)發(fā)出了一種基于纖維素水溶液的粘合劑。各種基于纖維素的產(chǎn)品，包括薄膜/水凝膠等塊狀材料以及廢木屑等顆粒材料，均可粘合成型，無(wú)需改性或添加其他成分，從而解決了成型程序復(fù)雜和天然聚合物材料利用率低的難題。他們通過(guò)利用纖維素作為中間相來(lái)粘合和塑造多功能材料，還為智能材料和設(shè)備（如致動(dòng)器和電子設(shè)備）的生產(chǎn)引入了全新的視角。此外，其他天然聚合物（包括甲殼素、殼聚糖）和一些合成聚合物（如聚乙烯醇和聚酰胺產(chǎn)品）也能通過(guò)纖維素溶液粘合劑粘合。相關(guān)工作以“Aqueous Cellulose Solution Adhesive”為題發(fā)表在Nano Letters。共同作者是武漢大學(xué)2022級(jí)碩士生王世豪和2022級(jí)博士陳敏章。通訊作者是武漢大學(xué)呂昂。在纖維素材料中，例如在纖維素膜中，纖維素大分子鏈通過(guò)強(qiáng)分子間相互作用如氫鍵和疏水相互作用緊密堆積，形成由纖維素束組成的聚集體結(jié)構(gòu)（圖1a-I）。在纖維素/BzMe₃NOH水溶液中，通過(guò)纖維素與溶劑之間的相互作用，纖維素大分子鏈以分子形式分散，當(dāng)纖維素溶液與纖維素材料接觸時(shí)，纖維素溶液迅速填充由纖維素束組成的纖維素材料的表面，在兩個(gè)接觸纖維素表面之間形成均勻的界面（圖1a-II）。再生過(guò)程中纖維素鏈間的分子間相互作用被重建。在再生過(guò)程中，纖維素鏈不僅彼此之間形成強(qiáng)烈的分子間相互作用，而且與纖維素束表面的羥基形成大量的相互作用（例如氫鍵），并最終導(dǎo)致無(wú)縫、均勻的界面層和牢固的鍵合效應(yīng)（圖1a-III）。得益于纖維素溶液粘合劑，可以粘合各種纖維素產(chǎn)品，包括纖維素體相材料如薄膜和水凝膠（圖1b），以及纖維素顆粒材料如木屑、稻草和廢紙（圖1c）。

圖1纖維素水溶液粘合劑的機(jī)理與應(yīng)用

經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的粘合-再生過(guò)程（圖 1b），再生纖維素薄膜就能緊密結(jié)合在一起。粘合纖維素膜（BCF）具有與原始纖維素薄膜相當(dāng)?shù)?/span>力學(xué)性能（圖2a），并且粘合性能不受粘合劑用量與粘合時(shí)間的影響（圖2b-c），這表明粘合過(guò)程非常快。纖維素粘合劑形成了厚度為幾微米的均勻界面層，其形貌和結(jié)構(gòu)與纖維素膜相似（圖2e）。值得注意的是，斷裂均發(fā)生在粘合區(qū)之外，所有的BCF樣品都沒(méi)有顯示出內(nèi)聚或粘合失效現(xiàn)象（圖2h），這歸因于粘合區(qū)界面的阻塞效應(yīng)（圖2i）。

圖2 纖維素溶液對(duì)纖維素膜的粘附效果

利用纖維素溶液粘合劑，可以通過(guò)物理一步成型工藝獲得纖維素基產(chǎn)品。例如吸管、袋子和杯子（3a-c）。同時(shí)，還制備了具有不同形狀和功能的纖維素水凝膠，例如，制備了兩個(gè)嵌套的莫比烏斯環(huán)（圖3d），這在一次成型工藝中很難實(shí)現(xiàn)。由于纖維素水凝膠在叔丁醇中的收縮率高于殼聚糖水凝膠，因此展示了基于纖維素水凝膠和殼聚糖水凝膠的原型致動(dòng)器。使用不同的圖案將纖維素水凝膠黏附到殼聚糖水凝膠使得驅(qū)動(dòng)器能夠螺旋或管狀卷曲（圖3e-f），未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)具有更復(fù)雜結(jié)構(gòu)和更強(qiáng)大功能的生物質(zhì)水凝膠基材料。最后通過(guò)粘合纖維素基電極和纖維素/BzMe₃NOH 離子導(dǎo)體還制備了纖維素基集成超級(jí)電容器（CISC），緊密的粘合有效降低了界面電阻，提高了存儲(chǔ)容量（圖3g-i）。

圖3 纖維素水溶液粘合劑制備薄膜型產(chǎn)品

除體相纖維素材料外，木屑、秸稈和廢紙等顆粒狀纖維素材料也可通過(guò)纖維素溶液粘附，以制備堅(jiān)固耐用的結(jié)構(gòu)材料。如圖4所示，利用去木質(zhì)素木屑作為分散相，纖維素溶液為粘合劑制備了一類(lèi)高強(qiáng)度的復(fù)合板材。這類(lèi)纖維素/木材復(fù)合板材的抗彎強(qiáng)度（218.4 MPa）高于天然木材（70 MPa）以及商品化木材復(fù)合材料，具有可持續(xù)發(fā)展性和環(huán)境友好性，是未來(lái)可持續(xù)發(fā)展建筑材料的理想選擇。

圖4纖維素/木屑復(fù)合板的性能

纖維素粘合劑是可持續(xù)和環(huán)境友好的，包括其可降解性、利用廢棄生物質(zhì)資源的能力、減少碳排放、節(jié)能和廣泛的應(yīng)用。在當(dāng)前全球可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境友好意識(shí)日益增強(qiáng)的背景下，這一點(diǎn)意義重大。

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c01154

呂昂課題組網(wǎng)站：https://anglu.whu.edu.cn/

版權(quán)與免責(zé)聲明：中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章。刊物或媒體如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請(qǐng)注明出處。

（責(zé)任編輯：xu）

【大中小】【打印】【關(guān)閉】

相關(guān)新聞

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊

更多>>科教新聞

私密直播全婐app免费大渔直播,国产av成人无码免费视频,男女同房做爰全过程高潮,国产精品自产拍在线观看

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技