中科院宁波材料所ACS Nano：仿生“纳米受限结晶”技术，打造超强韧生物基聚酯复合材料

主要观点总结

该研究通过仿生纳米受限结晶策略，成功开发出一种名为PMP的复合生物基聚酯材料，克服了以往难以调和的强度、韧性与阻隔性之间的矛盾。所开发的PMP材料以PBF为基础，加入大尺寸氮化硼纳米片作为模板，通过诱导外延结晶形成层状结构，实现了超高拉伸强度、韧性和氧气阻隔性的同步提升。该材料还具备抗紫外老化特性，为设计可持续高性能塑料提供了新的思路，有望在包装和工程领域替代传统石化塑料。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

石化塑料的大规模消耗与废弃导致的环境问题日益严峻，开发可持续高分子材料成为当务之急。以2,5-呋喃二甲酸（FDCA）为核心的聚酯因其生物基特性被视为理想替代品，但存在力学性能与阻隔性的矛盾。

关键观点2: 核心问题

解决FDCA聚酯体系中难以调和的“强度-韧性-阻隔性”矛盾，实现单一体系中三项性能的同时提升。

关键观点3: 解决方案

受珍珠母贝生物矿化过程启发，提出“纳米受限结晶”策略，通过大尺寸氮化硼纳米片（BNNS）作为层状模板，诱导PBF聚酯原位生长并发生纳米受限结晶，形成高度取向的“有机-无机”交替多层结构。

关键观点4: 创新点

提出“有机伪矿化”概念，以二氧化钛修饰的氮化硼纳米片为模板，在熔体流场中诱导PBF有机晶体外延结晶。所得PMP薄膜呈现与天然珍珠母相似的层状结构。

关键观点5: 性能表现

PMP复合材料同步获得超高拉伸强度（≈92 MPa）、韧性（≈105 MJ/m³）以及氧气阻隔性（提升5倍），性能超越传统生物基材料及工程塑料。

关键观点6: 应用前景

这项技术为设计可持续高性能塑料提供了全新范式，有望在包装与工程领域加速石化塑料替代进程。

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