多壁碳纳米管-细菌纤维素复合薄膜的制备及其力学性能

开发和利用绿色生物质材料能够降低石油基聚合物的消耗,但与单根细菌纤维素(BC)相比,BC薄膜表现出较低的力学性能,限制了其应用领域。为协同提高BC复合薄膜的强度和韧性,本文以BC为基体,通过对其碱处理、2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)氧化处理得到TEMPO氧化的BC(TOBC),并引入羧基化多壁碳纳米管(CNT)作为增强体,采用真空抽滤技术制备出CNT-TOBC复合薄膜,着重探究了CNT的添加对TOBC薄膜力学性能和微观形貌的影响,并探讨其增强增韧机制。研究结果表明:当CNT的添加量为7.5wt%时,CNT-TOBC复合薄膜的力学性能最佳,其断裂应力、伸长率及韧性分别为174 MPa、10.83%和12.01 MJ·m^(-3),相比纯的TOBC薄膜分别提高了56.76%、144.47%和295.07%,这主要归因于CNT与TOBC间的氢键相互作用、CNT内在高强度及外在增韧机制。研究结果为提高复合材料的界面结合和力学性能提供了一种切实可行的方法,并进一步拓宽了TOBC在柔性电子衬底、智能包装等领域的应用。