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全生物质α-甲壳素纳米纤维柔性透明膜的制备及性能研究

         
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在自然界中,甲壳素一般以有序的结晶纳米纤维形式存在,赋予了生物体优异的力学性能。本研究分别采用“常温温和”(常温,Mild condition)和“高温加热”(高温,High temperature condition)两种方法从废弃蟹壳中提取α-甲壳素并制得常温α-甲壳素纳米纤维膜(常温膜)和高温α-甲壳素纳米纤维膜(高温膜),分别对所得两种α-甲壳素纳米纤维样品从微观结构、力学性能、结晶构造、表面特性以及光学性能等方面进行表征,分析对比两种不同提取方法对甲壳素纤维结构及性能的影响,并进一步探究提取制备过程中甲壳素的纤维形态及均匀性对其薄膜力学性能、光学透明性的影响。结果表明,与“高温”提取条件相比,经“常温”条件提取所得α-甲壳素纳米纤维具有较高的长径比且尺寸分布均匀,较好地保留了甲壳素原有的天然结构。其中,常温膜的拉伸强度可达(152±2.56) MPa,断裂伸长率约为10.0%,是高温膜的2.50倍左右,具有较好的柔韧性。同时,常温膜还具备优异的光学及热稳定性能,透光率高达91.0%,雾度低至3.19%,在200℃高温条件下仍能保持性状稳定。综上,“常温”条件下提取的甲壳素纳米纤维由于较好地保留了其天然结构优势,使得制备所得膜材料具备优异的力学强度及透光性等。本工作的研究成果为制备全生物质高强度、低雾度柔性透明膜材料提供了理论依据和技术支持,有望作为柔性透明基材应用于柔性电子元件、电子皮肤、智能标签及柔性传感等研究领域。

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