竹子等生物材料是天然優(yōu)化的復(fù)合材料，具有出色的機械性能。受此類天然復(fù)合材料的啟發(fā)，傳統(tǒng)方法涉及從天然來源提取納米纖維并將其應(yīng)用于復(fù)合材料，但這通常會導(dǎo)致機械性能不太理想。
為了解決這個問題，新加坡國立大學(xué)Wei Zhai開發(fā)了一種自下而上的納米纖維組裝策略，以創(chuàng)建堅固的纖維增強復(fù)合水凝膠，其靈感來自竹子的分級組裝。
文章要點
1）自組裝殼聚糖-海藻酸鈉納米纖維 (CSNF) 分別與單寧酸 (TA) 和聚乙烯醇 (PVA) 結(jié)合作為界面交聯(lián)劑和水凝膠基質(zhì)，以模擬竹子的基本纖維素-木質(zhì)素半纖維素組成單元。這些組分的功能團之間形成強的界面靜電相互作用和氫鍵。通過拉伸誘導(dǎo)取向構(gòu)建更高級結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步增強這些分子相互作用。
2）由此產(chǎn)生的復(fù)合水凝膠具有良好的機械性能，包括高達(dá) 60.2 MPa 的高拉伸強度以及同時達(dá)到 48.0 MPa 的高強度和 470% 的極限應(yīng)變。這種方法展示了一種分層自下而上的策略，通過有效利用基本的分子相互作用來構(gòu)建堅固耐用的復(fù)合水凝膠。
3）通過模仿竹子高度集成的結(jié)構(gòu)組成，它為創(chuàng)造具有優(yōu)異機械性能的先進(jìn)仿生材料提供了一種有前途的解決方案。
參考文獻(xiàn)
Zhuo, H., Dong, X., Liu, Q. et al. Bamboo-inspired ultra-strong nanofiber-reinforced composite hydrogels. Nat Commun 16, 980 (2025).
DOI：10.1038/s41467-025-56340-9
https://doi.org/10.1038/s41467-025-56340-9
