近日，我中心硕士研究生王磊阳在层状纤维素纳米纤维复合薄膜的多层次界面设计与性能强化方面取得进展，相关成果以题为“Flexible layered cotton cellulose-based nanofibrous membranes for piezoelectric energy harvesting and self-powered sensing”发表在高分子材料领域国际重要学术期刊《Carbohydrate Polymers》（影响因子9.381），中心教师陆波为通讯作者。
众所周知，纤维素纳米纤维是地球上最丰富的天然聚合物资源，具有可再生性、生物降解性和优良的生物相容性，特别是因具有独特的压电性而在生物基压电材料领域具有应用前景。然而，纤维素自身的压电性能有限，压电系数d33只有4.7-6.4 pC/N，远低于传统压电材料。如何增强纤维素纳米纤维的压电性能是其走向应用的关键。在本工作中，研究人员采用真空辅助沉积手段将棉花纤维素纳米纤维（CNF）与马来酸酐接枝聚偏氟乙烯纳米纤维膜（PVDF-g-MA）组装成层状结构，借助聚多巴胺包覆钛酸钡纳米颗粒负载到纳米纤维表面作为层间桥梁，利用层间界面原位化学反应构筑“层间互锁”结构，从而将亲水性的纤维素纳米纤维和疏水性的聚偏氟乙烯纳米纤维紧密共价结合，实现了层间界面、杂化纳米纤维界面等多层次界面结构的巧妙设计，通过简单高效的手段制备出柔性且高性能的层状复合材料薄膜，并明确了该层状复合膜的多层次界面结构与性能之间的关系。此外，多层纤维素纳米纤维基复合膜具有较好的压电传感特性，有望拓展生物基高分子材料在机械能收集和传感等领域的应用。
该研究工作得到了国家重点研发计划项目（2019YFA0706801）、国家“111计划”项目（D18023）、中国博士后科学基金（2019M650174）的资助。
论文信息：Wang, L.; Cheng, T.; Lian, W.; Zhang, M.; Lu, B.; Dong, B.; Tan, K.; Liu, C.; Shen, C. Flexible layered cotton cellulose-based nanofibrous membranes for piezoelectric energy harvesting and self-powered sensing, Carbohydr. Polym. 2022, 275, 118740. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118740
