近期，青島能源所生物基材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室綠色化工中心姜義軍綠色低碳材料創(chuàng)新課題組在生物基雜化材料設(shè)計(jì)與構(gòu)建方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果相繼發(fā)表在ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.6b05780，DOI:10.1021/acsnano.7b01221）上，并被選為“Editor Choice”.
我所研究人員利用纖維素凝膠與纖維素纖維復(fù)合的手段，通過原位交聯(lián)技術(shù)，制備了纖維素基片材。該材料濕強(qiáng)度可達(dá)到13MPa, 克服了傳統(tǒng)紙材料濕強(qiáng)度低的問題；干強(qiáng)度達(dá)到76MPa, 韌性達(dá)到7MJ/m3,分別是普通紙張的4倍和20倍，力學(xué)性能甚至優(yōu)于傳統(tǒng)高分子材料（Journal of Material Chemistry, DOI: 10.1039/c6ta07681e），更有趣的是表面纖維素凝膠網(wǎng)絡(luò)賦予了片材形狀記憶的特性，同時(shí)對水、油、氧氣分子具有較高阻隔性，該材料未來在替代石化基高分子包裝材料方面有巨大潛力。
圖1 纖維素基材料
在此基礎(chǔ)上課題組模仿自然界中貝殼的“磚泥”結(jié)構(gòu)，利用生物基分子的原位交聯(lián)及分子界面技術(shù)制備了生物基仿貝殼雜化材料，該復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度可以達(dá)到580MPa，與鋼相當(dāng)，是貝殼的4-7倍，韌性達(dá)到12.1KJ/m3，遠(yuǎn)高于鋼和貝殼，研究人員同時(shí)研究了該材料的阻隔性、電學(xué)性能，這種 “人造貝殼”復(fù)合材料在人工肌肉、組織工程、電池、超級電容器及航空航天等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
上述工作得到中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所“一三五重點(diǎn)培育方向”的支持，主要核心成員均來自中科院生物基材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室綠色化工中心，得到國家自然基金、泰山學(xué)者攀登計(jì)劃、泰山學(xué)者青年專家計(jì)劃、山東省自然科學(xué)基金、中科院青年促進(jìn)會的支持。( 文/圖 姜義軍 葛雪松)
圖2 纖維素基仿貝殼材料
