研究通过纳米限域结晶构筑高性能呋喃聚酯

科研动态3天前更新 bd50204796725ebf

文章导读

你是否想过，一种生物基塑料竟能同时拥有钢铁般的强度、橡胶般的韧性，还具备超强阻隔？传统呋喃聚酯长期受困于“强了就不韧，韧了就阻隔差”的性能困局，如今这一难题被中国科学院宁波材料所团队一举突破。他们创新提出“纳米限域结晶”策略，通过构建仿生“砖-泥”结构，让聚酯在纳米尺度下定向生长，实现强度、韧性与阻隔性协同飞跃：拉伸强度达92MPa，断裂伸长率超173%，氧气阻隔性提升5倍，并兼具优异紫外线屏蔽能力。这项发表于ACS Nano的研究，为生物基塑料迈向高端工程应用打开了全新可能。

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当前，开发可再生的生物基材料是替代传统塑料、推动可持续发展的关键路径之一。作为颇具潜力的生物基平台化合物之一，2,5-呋喃二甲酸基聚酯却受困于强度-韧性-阻隔性的“性能三角”权衡难题。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所科研团队在前期聚酯复合材料空间限域组装、分子-界面协同强化、原位催化-复合一体化等成果的基础上，提出了纳米限域结晶策略，来构筑高性能仿生伪矿化聚酯材料。

研究团队通过设计并原位合成的二氧化钛纳米颗粒接枝超大长径比氮化硼纳米片作为层状模板，诱导聚呋喃二甲酸丁二醇酯在二维纳米空间内进行原位受限结晶和取向生长，形成有序“砖-泥”多尺度杂化结构聚酯复合材料（PMP）。

PMP材料拉伸强度达92MPa、模量达3.1GPa，同时保持高于173%的断裂伸长率，氧气阻隔性提升5倍，具备优异的紫外线屏蔽能力。

纳米限域结晶策略解决了生物基呋喃聚酯“强-韧-阻”难以兼得的关键共性科学难题，为生物基塑料替代高性能石油基工程塑料提供了创新范式。

相关研究成果发表在ACS Nano上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国博士后科学基金等的支持。

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研究通过纳米限域结晶构筑高性能呋喃聚酯