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2020-11-11
中国科学院院士、中国科学技术大学化学与材料科学学院教授俞书宏等人研制了一种利用压力在生物基聚合物中排列小颗粒的工艺，实现了具有仿生结构的高性能可持续材料的规模化制备。相关成果近日在线发表于《自然—通讯》。
石油基塑料对环境和人类健康构成了挑战，目前难以找到与其机械特性相似的可持续生物基塑料取代它们。在聚合物中加入取向一致的小填料颗粒可以改善其机械性能，但控制聚合物中颗粒取向的方法还有待完善。
在压力的作用下，研究人员使生物基聚合物材料的厚度减小，颗粒排列成行。纤维素基聚合物填补了垂直排列的矿物颗粒之间的空隙，形成了与砖墙相当的微结构。这种结构使材料具有优异的机械性能，在-130℃至150℃的温度范围内，其尺寸几乎没有变化，优于许多高性能塑料。同时，其储能模量也优于塑料。科研人员通过制造手机壳，证明了该工艺可以扩展，而且该材料易于加工。
研究人员总结说，这种方法为高性能全天然材料的规模化生产提供了一个途径。开发这种工艺对于促进生物基材料的工业应用或具有重要意义。
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https://doi.org/10.1038/s41467-020-19174-1
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