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  可降解高分子材料的應(yīng)用越來越重要，但是傳統(tǒng)可降解高分子材料普遍存在力學(xué)性能不足的問題。并且隨著人們對食品安全以及健康生活需求的增加，具有抗菌功能的可降解包裝材料受到了日益重視。聚乙烯醇（PVA）是一種可由非化石資源合成的可生物降解材料，由于其無毒、良好的生物相容性、優(yōu)秀的阻氧性能以及相對低廉的成本而備受青睞。然而，純PVA 膜無抗菌活性，通過向PVA膜中引入抗菌劑可以賦予一定的抗菌活性。純銀系抗菌劑通常具有較差的光穩(wěn)定性且極易釋放，大大縮短了抗菌劑的有效抗菌周期；為降低成本并提高銀系抗菌劑的功效，通常需要將銀納米粒子負(fù)載到特定的載體上，但這往往造成復(fù)合材料力學(xué)性能下降。

  最近，華南理工大學(xué)劉偉峰和廣東工業(yè)大學(xué)邱學(xué)青教授團(tuán)隊(duì)在前期制備仿蜘蛛絲高強(qiáng)高韌PVA復(fù)合膜的基礎(chǔ)上（Adv. Funct. Mater. 2019, 29(4): 1806912，Int. J. Biol. Macromol. 2020, 142, 551-558），開發(fā)了一種低成本、綠色環(huán)保并與PVA基體具有良好界面相容性的負(fù)載型高效含銀納米抗菌劑，并將其引入PVA膜中制備出高強(qiáng)度、高韌性，同時具有紫外屏蔽功能的可降解抗菌復(fù)合膜。該納米抗菌劑采用綠色生物質(zhì)單寧酸和木質(zhì)素磺酸鈉為原料，其中木質(zhì)素磺酸鈉作為銀納米粒子的載體。歸功于抗菌劑在PVA膜中形成的納米微相分離結(jié)構(gòu)以及納米粒子與PVA基體之間強(qiáng)烈的氫鍵相互作用（圖1），PVA納米復(fù)合膜表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能，拉伸強(qiáng)度最高達(dá)到了131.6 MPa，斷裂比韌性高達(dá)262 J/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于天然蜘蛛絲的比韌性（圖2）。盡管復(fù)合膜中的銀元素含量極低（0.032-0.32 wt‰），但PVA納米復(fù)合膜仍然表現(xiàn)出良好的抗菌活性。此外，該納米抗菌劑還賦予PVA復(fù)合膜優(yōu)異的抗氧化活性和紫外線防護(hù)功能。由于生物質(zhì)衍生物單寧酸和木質(zhì)素磺酸鈉以及PVA基體都可以生物降解，該項(xiàng)工作為制備高性能抗菌可生物降解復(fù)合材料提供了一種簡便的思路。

圖 1

圖 2

  該研究成果“Very strong, super tough, antibacterial and biodegradable polymeric materials with excellent UV-blocking performance”近期以封面（圖3）發(fā)表在綠色化學(xué)與材料期刊ChemSusChem 2020, 13, 4974-4984。

圖 3

  論文通訊作者為華南理工劉偉峰和廣東工大邱學(xué)青教授，第一作者為博士研究生張曉。木質(zhì)素是儲量最大的天然芳香高分子，該工作闡述了工業(yè)木質(zhì)素特殊的分子結(jié)構(gòu)在綠色功能高分子材料中的應(yīng)用，為今后高性能全降解生物質(zhì)/高分子復(fù)合材料的理性設(shè)計提供了借鑒。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/cssc.202002012