石墨烯/纤维素膜的共轭增强性能研究
2025-08-18何文涛巫勇嘉龚学娟陈湘湘明冰睿钱勇强
中图分类号:TQ352.79 文献标志码:A文章编号:1004-0935(2025)07-01128-05
生物基材料在工业界和学术界都引起了极大关注[1-3]。纤维素作为一种由D-脱水吡喃葡萄糖单元通过 β L 14) -糖苷键连接而成的线性共聚物,是一种典型的生物基材料。它具有成本低、密度小、可再生以及生物相容性等诸多优点,与石油基聚合物相比,这些优势尤为显著[4-5]。然而,由于其强大的分子间和分子内氢键作用,纤维素的溶解性仅限于特定溶剂。通过添加官能团或吸附纳米粒子对纤维素进行改性,可以大大拓宽其应用范围[]。
石墨烯(GN)是一种具有杰出物理性能的二维纳米材料,包括高导电性能、高导热性能,超出钢近十倍的力学强度和优异的透光性[7-8]。其独特的二维结构不仅有效改善了复合材料的力学性能和热性能,而且在多个高科技领域中展现出巨大的潜力和价值[9-10]。GN 晶体具有类蜂窝状网络,厚度约为1个原子,形成了1个独立的二维晶体。每个碳原子与另外3个碳原子键合,通过3个 sp2 杂化轨道形成3个 σ 键。另一个p轨道与其他相邻碳原子形成共轭体系[11]。GN可通过范德瓦耳斯力和氢键与纤维素交联,可以在一定程度上增强纤维素膜的柔韧性和机械性能[12]。PENG等[13]通过分子动力学模拟揭示了多层 CuGN 复合材料在单轴拉伸下的应力-应变关系,凸显了 CuGN 界面在材料变形和机械响应中的核心作用,并探讨了GN排列方向对材料性能的影响,强调GN在提升复合材料力学性能方面的关键角色。另一方面,COLBURN等[14]研究了纤维素-GN量子点复合膜,通过加入1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐作为溶剂,在一定程度上提高了该复合膜的机械强度,且具备良好的环境友好性和可调节性能。……
