张新星研究员和蒋光阳助理研究员团队Nat Commun |基于纳米纤维素的温度自适应双模热管理光子涂层开发

点击数：972025-05-02 00:00:00　来源: 四川大学 皮革化学与工程教育部重点实验室

　　在双碳背景下，以生物质资源为代表的可再生资源受到越来越多的关注，有望部分替代传统石油基高分子材料成为高分子材料行业未来发展的新标杆。纤维素纳米纤维（CNFs）在自然界中存量巨大，具有高强高模、可生物降解生物相容性高等优点，在开发高值高质功能化材料方面具有巨大潜力。
　　针对上述问题，四川大学张新星研究员和蒋光阳助理研究员从纤维素复合材料多尺度结构调控角度出发，基于低共熔溶剂处理制备羧基化纤维素纳米纤维（C-CNFs）策略，通过生物质界面氢键、静电吸附等相互作用复合与多功能网络协同构筑，实现了纤维素基材料的温度刺激响应功能开发与批量规模化制造，为纳米纤维素绿色制备与功能开发提供新思路。
　　该策略克服了天然纤维素纳米纤维的易聚集，难以构建具有多级反射非均相结构特性。通过构建氢键络合、静电吸引等相互作用，C-CNFs表面羧基可有效捕获钙离子并原位成核生长出无定形碳酸钙。与普通碳酸钙粉末相比，具有异质结构的自组装无定形碳酸钙具有更多的散射中心，可以对入射光产生多级散射，所得复合涂层材料在高温条件下具有92%的太阳反射率和93%的发射率。基于具有可逆相变行为微胶囊的热致变色特性，赋予材料自适应能力，实现可在辐射冷却模式和加热模式之间自动切换。与白色样品相比，织物在寒冷条件下温度升高2.5°C，在炎热条件下温度降低8.7°C。将智能双模切换能力与其大面积印刷和喷涂工艺相结合，纤维素基复合材料的功能化应用将在节能减排领域实现近零碳排放。