生物基聚酯纳米复合材料具有高性能和可再加工性

由中国科学院宁波材料技术与工程研究所（NIMTE）朱进教授领导的研究团队通过原位创新催化策略合成了一种新型的高性能和可重复加工的生物基聚酯纳米复合材料。该研究发表在《纳米微快报》上

可再生生物基材料有望取代传统塑料，为全球能源危机和环境污染提供环保解决方案。特别是基于2,5-呋喃二甲酸（FDCA）的聚酯，是可持续和可回收包装材料的有前景的候选者

然而，这些生物基聚酯的整体性能尚未与石化基塑料的性能相匹配，主要是由于分子和微观结构设计的局限性

为了解决这个问题，研究人员利用二维（2D）MXene纳米片来封装一维（1D）碳纳米管（CNT）纤维，从而形成树枝状MXene@CNT具有增强色散和结构稳定性的异质结构。这种创新的异质结构MXene@CNT作为聚酯的催化剂、成核剂和界面增强剂

通过嵌入树突MXene@CNT在生物基聚丁烯呋喃二甲酸酯（PBF）基质中MXene@CNT/通过原位催化聚合和热压合成了PBF（MCP）纳米复合材料

由于其多尺度能量耗散结构，MCP纳米复合材料实现了令人印象深刻的机械性能，包括约101 MPa的强度、约3.1 GPa的刚度和约130 MJ m-3的韧性。

与各种商业生物基材料和塑料相比，MCP纳米复合材料表现出对紫外线、溶剂的耐受性，并对O2、CO2和H2O的阻气性能得到改善。值得注意的是，纳米复合材料在五次循环后仍保持了90%的强度

本研究提出的催化和界面强化的整合策略为高性能聚酯材料的进步铺平了道路。这种多功能生物基MCP纳米复合材料在包装和工程应用中为石油基塑料提供了一种可行的可持续替代品，代表着实现碳中和目标的重要一步 More information: Hao Wang et al, Robust and Reprocessable Biorenewable Polyester Nanocomposites In Situ Catalyzed and Reinforced by Dendritic MXene@CNT Heterostructure, Nano-Micro Letters (2025). DOI: 10.1007/s40820-025-01682-8