20190802 周五

京尼平强化的蒙脱石-壳聚糖仿生薄膜具有优异的机械性能和紫外线阻隔性能

Composites Science and Technology (IF:6.309，2区)

校审：贾祥泽

内容介绍

●研究背景

壳聚糖具有良好的生物相容性、生物可降解性以及抗菌性，其作为一种功能性生物材料在诸多领域中具有广泛的应用。然而壳聚糖机械性能较差，在一定程度上限制了其应用。使用二醛类物质虽然可以有效增强壳聚糖材料的机械强度，但该类化学交联剂具有毒性，限制了交联壳聚糖在生物技术方面的应用。新型生物交联剂京尼平具有较低的毒性和极高的交联效率，有望取代二醛类交联剂，在构建新型仿生材料方面具有广泛的应用前景。

●研究方法

该研究从天然珍珠贝壳所具有的“多层文石板片-蛋白砖砌式”结构和高机械强度之间的联系中受到启发，使用单层片状蒙脱石作为强化纳米板片同壳聚糖构建珍珠贝仿生层状结构。使用京尼平在碱性环境中交联壳聚糖的氨基，实现珍珠贝仿生材料的强化。本研究系统地考察了蒙脱石用量、京尼平交联和反应pH对仿生复合材料的微观结构及表面特性的影响。

●研究结果

研究结果表明，氢键和共价键的协同作用提高了仿生复合材料的力学性能，其拉伸强度为226.3 MPa，韧性为5.1 MJ/m3。由于京尼平与壳聚糖之间的自发反应产生的蓝色物质，使得该复合膜具有良好的紫外线阻隔能力（波长为365 nm时透光率为10.0%）。

●研究结论

该研究开发的仿生复合膜具有极佳的机械性能和优异的紫外线阻隔能力，其在航空航天、组织再生和建筑领域有着广阔的应用前景。

原文链接

Genipin-enhanced nacre-inspired montmorillonite-chitosan film with superior mechanical and UV-blocking properties. Benliang Liang, Yingqi Shu, Pan Wan, Hewei Zhao, Shaohua Dong, Weichang Hao and Penggang Yin (2019) https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2019.107747

学者简介

殷鹏刚

殷鹏刚。博士，北京航空航天大学化学学院教授，中国颗粒学会青年理事，中国化工学会无机化工学术带头人。主要从事纳米材料的拉曼光谱，仿生轻质高强纳米复合结构材料，纳米材料理论模拟研究。负责国家自然科学基金3项和国家973重点基础研究子课题1项。