华南理工大学ACS Nano：折纸龙启发的纳米纤维素薄膜，实现高强度高韧性突破

主要观点总结

研究团队受到折纸龙结构的启发，创新设计了一种将均匀亚微米木质素胶体球嵌入刚性CNF网络中的超高韧性纳米纤维素薄膜（L-CNF）。该薄膜在延展性和韧性方面取得了显著的提升，并具备紫外屏蔽和疏水性，为可穿戴传感器等应用提供了新的路径。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着应对气候变化和发展循环经济的需求，开发高性能可持续材料成为焦点。纤维素纳米纤维（CNF）薄膜因其可再生和可生物降解的特性被视为理想替代品，但面临高强度和低韧性的矛盾。

关键观点2: 创新设计

研究团队受折纸龙结构启发，提出将均匀亚微米木质素胶体球作为“软区”嵌入刚性CNF网络中，制备出超高韧性纳米纤维素薄膜（L-CNF）。

关键观点3: 性能提升

L-CNF薄膜在延展性（达54.25%）和韧性（达60.58 MJ/m³）方面相较于纯CNF薄膜有显著提升，分别提升了3.4倍和3.7倍。

关键观点4: 核心设计与验证

研究团队通过溶剂自组装法合成单分散木质素胶体球，并验证了其均匀嵌入CNF网络中的效果。力学测试表明，当木质素球尺寸为650nm、含量15wt%时℃时，薄膜性能最优。

关键观点5: 增韧机制

折纸龙式设计的核心在于“软区”的协同变形。木质素球的引入促使CNF沿拉伸方向滑移，实现应力均匀分布，从而提高薄膜的韧性。

关键观点6: 应用前景

基于L-CNF薄膜的柔性电极展现出卓越的机械适应性，可应用于可穿戴传感器。该传感器成功监测手指弯曲、膝关节和颈部运动，为生物医学监测提供新解决方案。此外，该研究为可持续材料设计提供新范式，彰显生物基材料替代塑料的潜力。

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