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科技创新

《Carbohydrate Polymers》等期刊刊发生物质分子工程团队研究成果

发布日期:2023-04-17 来源:林学与园林学院 点击数:103

本网讯 近期,皇冠428428娱乐娱城-(南通)有限公司林学与园林学院蒋峰副教授在生物基弹性体领域取得进展,相关研究发表了三篇高水平研究论文,其中两篇发表于《碳水化合物》(《Carbohydrate Polymers》,中科院一区TOP,IF=10.723),另外一篇发表于《国际生物大分子》(《International Journal of Biological Macromolecules》,中科院一区TOP,IF=8.025)。

热塑性弹性体是一类具有优异加工性能和延展性的高分子材料,是一种重要的战略物资,在皇冠428428娱乐娱城的日常生活中有着极其广泛的应用。面对国家的双碳政策和可持续发展战略的重大需求,利用可再生原料开发绿色环保的生物基弹性体具有重要的科学和现实意义,已经成为全球的研究热点。生物基弹性体的开发和应用不仅可以减少对石化资源的过度依赖,还可以避免环境污染,实现热塑性弹性体行业的可持续发展。基于此,团队以甲壳素和纤维素这两种自然界中含量最为丰富的天然多糖,设计了一系列性能优异的生物基弹性体材料。

论文1:《通过接枝聚合和席夫碱化学构筑基于甲壳素、木质素和植物油的全生物基可再生弹性体》(Fully biobased sustainable elastomers derived from chitin, lignin, and plant oil via grafting strategy and Schiff-base chemistry)。林学与园林学院硕士研究生王志强和唐鹏飞为论文的共同第一作者,蒋峰副教授为论文的通讯作者。该研究以甲壳素、木质素和植物油为原料,结合可控自由基聚合和席夫碱化学,成功地获得了力学性能显著增强并具有优异可再加工性能的全生物基弹性体。通过结构与性能研究发现其拉伸强度、延展性、杨氏模量、韧性和弹性在内的机械性能可以通过化学组成和网络结构进行系统地调控和优化。该研究可以为高性能生物基弹性体的设计和开发提供新的方向和思路。

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861723000413?via%3Dihub

论文2:《利用可逆加成-断裂链转移聚合制备基于甲壳素的超强可拉伸性能弹性体》(Ultra-stretchable chitin-based branched elastomers with enhanced mechanical properties via RAFT polymerization)。林学与园林学院硕士研究生王志强和本科生张露君为论文的共同第一作者,蒋峰副教授和汪钟凯教授为论文的共同通讯作者。该研究成功地合成了一种基于甲壳素基的新型大分子链转移剂,并通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合制备了一系列具有不同甲壳素含量的具有生物基弹性体。由于刚性甲壳素主链的存在,这些生物基弹性体拥有独特的应变-硬化行为。该研究深入探讨了支化结构弹性体材料性能优于线性弹性体材料的机理,有助于非线性生物基弹性体材料的高性能化。

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861722002855?via%3Dihub

论文3:《结合纤维素以及植物油构筑力学性能可调的可再生瓶刷状弹性体》(Combination of cellulose and plant oil toward sustainable bottlebrush copolymer elastomers with tunable mechanical performance)。林学与园林学院硕士研究生虞汉卿和冯家俊为论文的共同第一作者,蒋峰副教授和汪钟凯教授为论文的共同通讯作者。纤维素作为自然界中储量最为丰富的天然高分子,具有复杂的多手性结构、极好的生物相容性和生物可降解性以及分子结构可设计性等特点,可以在化学改性后作为刚性主链构筑具有刷状结构的生物基弹性体。该研究以纤维素作为刚性骨架,而丙烯酸月桂酯和丙烯酰胺的无规共聚物作为侧链构筑了具有优异力学性能的瓶刷状生物基弹性体。通过调控纤维素刷状弹性体的接枝密度、侧链聚合度、网络结构等方式对性能可以对其性能进一步优化以满足不同的使用需求。这种通用且方便的策略可以促进生物基瓶刷状弹性体的进一步发展。

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014181302200873X?via%3Dihub

以上研究成果皇冠428428娱乐娱城-(南通)有限公司皆为论文的唯一完成单位与通讯作者单位。基于环境友好型材料研究前沿和生物基弹性体开发的瓶颈问题,用生物质资源替代传统的石化资源构筑高性能化生物基弹性体具有重大意义。不仅有助于推动植物油脂、甲壳素、纤维素等可再生资源的进一步转化利用,而且可以推动新型生物基弹性体材料的设计和开发,为生物质资源的高值化提供新思路。(一审:胡先业 二审:夏利明 三审:曹雷)


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