功能化仿生材料的合成与应用

扫描电子显微镜（SEM，图b）， 在纵向上取样的结构表征上显示具 有致密且接近完美排列的原纤维均 匀尺寸的CNF纤维，没有明显的填 充缺陷或空隙。 在横向上取样的纤维横截面的显微 照片证实了致密的原纤维填充并显 示出明确的层状结构。
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03 超强生物材料
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03 超强生物材料
CNF纤维的强度和刚度明显超过所有天然和商业 生物材料： 具有高度纳米级晶面取向的天然木浆纤维， 湿纺高纵横比纳米纤维素 碳纳米管
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木材海绵
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木材海绵
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木材海绵
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木材海绵
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木材海绵
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木材海绵
小结：
1. 通过化学处理制备出了木材海绵
2. 通过CVD方法进行功能化处理 3. 木材海绵弹簧片状结构 4. 油水分离应用
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第
2
部分
仿生塑料
02
仿生塑料
壳聚糖：是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰 作用得到的，在特定的条件下，能发生水解、磺化、硝化 、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应
丝素蛋白：是一种从蚕丝中提取的蛋白质，具有很好的生 物相容性，能制备成膜、凝胶、微胶囊等多种形态的材料
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02
仿生塑料
材料的潜力。
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第
4
部分
自修复材料
04 自修复材料
自我修复材料是一种在物体受损时能够进行自我修复的新
型材料。这种材料被注入到塑料聚合物内，当物体开裂时
，注入的材料会释放出来，对受损的物体表面进行自动修 复。
通过自修复机制纠正损坏有望延长材料寿命并增加疲劳和
急性机械应力的抵抗力。通过基于共价键或可逆地形成或 断裂的非共价相互作用的动态化学来开发模拟这种自然属 性方面的合成材料。
3-15倍。 许多材料的纳米级构建块由于其无缺陷的分子结构表现出
非凡的机械性能，将这些高机械性能转化为宏观材料是对 材料工程挑战。
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03 超强生物材料
通过流动装配将纤维素纳米纤维（ CNF）排列并嵌入半纤维素和木质 素的基质中以形成粗纤维。通过丰 富的羧基与半纤维素和木质素交联 ，CNF的结晶区域含有纤维素分子 的主链，这使得它们变硬和强。
Fernandez J G, Ingber D E. Unexpected strength and toughness in chitosan‐fibroin laminates inspired by insect cuticle[J]. Advanced materials, 2012, 24(4): 480-484.
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02
仿生塑料
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02
仿生塑料
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02
仿生塑料
小结：
1.虾壳丝制备 2.虾壳丝的优势及功能化
3.对丝素壳聚糖复合材料存在问题的解释
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第
3
部分
超强生物材料
03 超强生物材料
纤维素纳米Biblioteka Baidu丝（CNF）是生命系统中最丰富的结构元素， 具有高强度和刚度，但天然或人造纤维素复合材料比CNF弱
功能化仿生材料的合成与应用
报告人： 时间：
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THE MAIN CONTENTS
α 02 04
背景 仿生塑料
01 03 Ω
木材海绵 高强度生物材料 总结
自修复材料
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α
背景
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第
1
部分
木材海绵
01
木材海绵
Guan H, Cheng Z, Wang X. Highly Compressible Wood Sponges with a Spring-like Lamellar Structure as Effective and Reusable Oil Absorbents[J]. ACS nano, 2018, 12(10): 10365-10373.
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04 自修复材料
组成： 3-氨基丙基甲基丙烯酰胺 （APMA） 葡萄糖氧化酶（GOx） 纳米氧化铈。
模拟植物的光合作用进行生长、强化 和自我修复
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04 自修复材料
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04 自修复材料
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04 自修复材料
小结：
1. 制备了一种新的碳固定材料，它可以利用环境太阳辐射 和大气中的二氧化碳生长、增强和自我修复。 2. 通过控制光照周期，将抗氧化剂纳米球藻引入叶绿体内
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03 超强生物材料
小结
研究出CNF流动辅助组织形成的几乎完美单向对齐的宏观 纤维。 由于交联和高度有序，从宏观尺度到单个CNF的有效应力 转移使得它们的杨氏模量达到86GPa，并且拉伸强度为1.57GPa ，超过已知天然或合成生物聚合物材料的机械性质。 并且在多尺度上设计的CNF纤维的比强度也超过了金属， 合金和玻璃纤维，增强了具有多尺度自组织的可持续轻质高性能
部，提高叶绿体葡萄糖输出速率，提高叶绿体的产率和稳
定性，优化光合水凝胶复合体系。 3. 实际应用需要在力学性能上有实质性的改进。进一步优 化固碳系统，延长嵌入叶绿体的寿命
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Ω
总结
1. 木材海绵 2. 仿生塑料 3. 超强生物材料
4. 自修复材料
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谢谢您的观看与聆听
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