在全球可持续发展需求的推动下，轻质生物基复合材料展现出巨大潜力。然而，现有生物基材料往往难以兼具传统合成材料所具备的高强度与高韧性。为此，本研究提出一种简便有效的策略，通过引入高度取向的纤维素大纤维，制备出超强、高韧的聚乳酸基复合材料。这些纤维素大纤维源自天然竹子，经脱木素处理提取得到，具有紧密堆叠和高度定向排列的结构，并进一步通过表面环氧基团功能化修饰。通过结合高度取向的纤维排列与表面改性，构建了连续的应力传递网络。该复合材料实现了高达315.1 MPa的拉伸强度和28.82 kJ/m²的冲击韧性，同时保持1.08 g/cm³的低密度，在轻质生物基材料中展现出领先的综合性能。此外，基于该材料开发的风驱动摩擦电纳米发电机在持续风振条件下输出稳定，可连续运行超过100万次。这些结果表明，所开发的复合材料在同时要求机械坚固性与环境可持续性的能源转换系统中具有广阔的应用前景。
相关成果以“Highly Reinforced and Toughened Polylactic Acid Composites by Aligned Cellulose Macrofibers for Triboelectric Nanogenerator Applications"发表于《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》。江南大学许镛湃硕士为该论文的第一作者，江南大学马丕明教授和钮德宇副教授为该论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、江苏省基础研究计划、中央高校基本科研业务费专项资金费支持。
原文链接：DOI:10.1021/acssuschemeng.5c08599
