硅烷改性仿生矿化纳米纤维素增强聚乳酸复合材料

"这篇论文是关于仿生矿化纳米纤维素烷基化增强聚乳酸复合材料的研究，由王璇、孙海波和张力平共同完成，属于首发论文，得到了高等学校博士学科点专项科研基金资助。研究目标是改善纳米纤维素与聚乳酸（PLA）的相容性，通过使用KH-570硅烷偶联剂对仿生矿化后的纳米纤维素进行改性。实验中，利用原子力显微镜（AFM）分析了改性纳米纤维素的微观形貌，并通过多种测试方法如红外光谱、拉伸性能测试、紫外透过性测试、元素分布分析和热重分析，评估了改性纳米纤维素-聚乳酸复合材料的性能。结果表明，改性纳米纤维素保持了棒状结构，显著提升了PLA的机械性能，同时增强了复合材料的抗紫外线能力和热稳定性。Ca、P和Si元素在PLA基体中分布均匀，显示出这种新型复合材料具有广泛的应用潜力，尤其是在组织工程领域。关键词包括复合材料、纳米纤维素、仿生矿化和烷基化。" 本文探讨的核心知识点包括： 1. **纳米纤维素与聚乳酸复合材料**：纳米纤维素是一种天然、可生物降解的高强度材料，而聚乳酸（PLA）是一种生物可降解塑料。两者结合可以制造出环保且性能优良的复合材料。 2. **仿生矿化**：仿生矿化是指模拟生物矿化过程，将无机矿物质沉积在有机材料表面，以改善其性能。在本研究中，纳米纤维素经过仿生矿化处理，增加了其与PLA的相容性。 3. **硅烷偶联剂改性**：KH-570硅烷偶联剂是常用的界面改性剂，能够改善不同材料间的粘合性和相容性。在本文中，它用于改性纳米纤维素，增强其与PLA的结合。 4. **原子力显微镜（AFM）**：这是一种高分辨率的表面分析工具，用于观察和分析纳米尺度的材料表面形貌。 5. **复合材料性能测试**：包括红外特性测试（了解化学键的变化）、抗张性能测试（测量材料的强度和韧性）、紫外透过性测试（评估材料对紫外线的防护能力）、元素分布分析（理解元素在材料中的分布情况）和热重分析（测定材料的热稳定性）。 6. **生物医用材料**：由于改性后的复合材料显示出优异的力学性能、抗紫外线能力和热稳定性，因此在组织工程中具有潜在的应用价值，可能用于制造生物医学植入物或其他医疗设备。 这些知识点展示了纳米技术和聚合物科学在材料创新领域的应用，以及如何通过化学改性优化材料性能以满足特定应用需求。