制备兼具超高强度、长期存储稳定性以及多功能集成的聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯)(PHBH)薄膜仍是一项极具挑战的工作。为此,我们提出了一种基于“纳米复合与固态热拉伸”的协同策略,通过引入多功能石墨烯量子点(GQDs)并结合分子链取向调控,制备出具有优异力学性能、存储稳定性及多功能特性的PHBH复合薄膜。其中,固态热拉伸过程诱导形成了高度取向的分子链网络和应变诱导晶体,同时显著增加了受限非晶区(RAF)的含量,有效限制了非晶区分子链的运动能力。这不仅使材料的拉伸强度从14.3 MPa大幅提升至105.7 MPa(提升了640%),同时赋予了材料卓越的存储稳定性。作为结果,热拉伸后的PHBH/GQDs复合材料在室温储存30天后仍保持了68.2%的初始断裂伸长率,彻底解决了PHAs材料因二次结晶导致的室温脆化难题。重要的是,原位均匀分散的GQDs赋予了复合材料优异的抗菌性能(抑菌率>99%)、高效的紫外屏蔽性能(UVA屏蔽率达94.6%)以及可调谐的荧光性能。因此,本研究不仅为制备高强度、高稳定性的生物基薄膜提供了可扩展的技术路径,更拓展了其在智能包装与柔性电子领域的应用前景。

相关成果以题为“Structural Engineering of Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)/Graphene Quantum Dot Composites: From Chain Orientation and Crystallization Regulation to High-Performance Multifunctional Materials”发表于Chemical Engineering Journal。江南大学刘博为该论文的第一作者,江南大学徐鹏武、马丕明为该论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金(52473035, 52373037)资助。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.172992