開(kāi)發(fā)源于可再生資源的生物基材料是解決環(huán)境污染和緩解化石資源短缺的關(guān)鍵戰(zhàn)略途徑。生物基材料取代石油基材料并實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用,可減少溫室氣體排放,促進(jìn)碳中和和可持續(xù)發(fā)展。目前,生物質(zhì)化工的主流技術(shù)之一是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為平臺(tái)化學(xué)品,再合成材料。雖然這種方法易于實(shí)現(xiàn)對(duì)材料結(jié)構(gòu)的精確控制,但產(chǎn)業(yè)鏈流程較長(zhǎng),成本較高。另一種途徑是直接將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為材料,這種方法更具有經(jīng)濟(jì)性及能源效率優(yōu)勢(shì),但在材料結(jié)構(gòu)調(diào)控方面更具挑戰(zhàn)性。
圖1 PPeF的合成示意圖及制備具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的LFPEe的過(guò)程
圖2 LFPEe的力學(xué)性能及強(qiáng)化增韌機(jī)理
圖3 LFPEe的光熱性能、自愈合現(xiàn)象及形狀記憶功能
得益于木質(zhì)素自身優(yōu)異的光熱功能,以及動(dòng)態(tài)鍵的自愈特性,LFPEe可實(shí)現(xiàn)光熱自愈合,并具有優(yōu)異的光熱驅(qū)動(dòng)形狀記憶功能。此外,引入木質(zhì)素還賦予LFPEe優(yōu)異的紫外線屏蔽性能、良好的熱穩(wěn)定性以及抗老化能力。在簡(jiǎn)單的加熱條件下還能實(shí)現(xiàn)溶劑循環(huán)回收。
作為一種高生物基含量、高性能的多功能材料,新型木質(zhì)素基聚酯彈性體有望作為石油基彈性體的替代品,在生物可降解智能材料領(lǐng)域顯示出重要的潛力。該工作成功打破了FDCA基聚酯力學(xué)性能對(duì)高分子量的依賴,實(shí)現(xiàn)了由低分子量FDCA聚酯低聚物制備高性能生物基聚酯彈性體。此外,該工作也為木質(zhì)素在高性能生物基聚酯彈性體開(kāi)發(fā)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和增值利用提供了新思路。
相關(guān)成果以“Ultra-strong and Tough Bio-based Polyester Elastomer with Excellent Photothermal Shape Memory Effect and Degradation Performance”為題,近期發(fā)表在 Advanced Functional Materials上。論文第一作者為華南理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2021級(jí)碩士生孫丹婷,華南理工大學(xué)劉偉峰和廣東工業(yè)大學(xué)邱學(xué)青為論文共同通訊作者。成果得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(22038004,22222805,22078116,U23A6005)、廣東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2020B1111380002)、廣東省化學(xué)與精細(xì)化工實(shí)驗(yàn)室揭陽(yáng)中心資助。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202403333
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