近日，材料学院张双保教授团队以竹产业加工剩余物竹纤维和生物聚合物聚丁二酸己二酸丁二醇酯（PBSA）为原料，将金属Fe3+和大分子单宁酸（TA）作为改性剂，通过Fe3+配位驱动TA在竹纤维和PBSA之间构筑了一种新颖的有机-无机配位驱动交联界面体系，成功制备了一类具有高性能的可降解竹塑复合材料，为天然纤维增强生物基聚合物复合材料绿色化学界面的开发提供了新的思路。该研究成果以“A coordination-driven interface system for improving the performance of high-filled bamboo fiber poly (butylene succinate-co-butylene adipate) biocomposites”为题，在环境科学-工程领域中科院一区Top期刊《Journal of Cleaner Production》（IF: 11.1）上发表。
木塑复合材料作为一种新型复合材料，已经广泛应用于人民的日常生活中，然而日益紧张的木材资源和废弃不可降解塑料的堆积对木塑行业发展和生态环境带来了极大的影响。为更好解决木材资源短缺和塑料污染等问题，以竹代木、可降解塑料代替不可降解塑料来发展新一代可持续竹塑复合材料替代传统木塑复合材料迫在眉睫。因此，利用竹纤维和生物塑料复合制备可降解生物复合材料得到了广泛的关注与研究。然而竹纤维结构复杂且含有大量的极性官能团，与弱极性的生物聚合物复合过程中会在纤维与聚合物之间形成一个弱界面层，导致复合材料整体性能差，极大的限制了复合材料的应用。
本研究为解决弱界面层对竹塑复合材料的影响，基于可持续的绿色原料，通过Fe3+配位驱动TA在竹纤维和PBSA之间构筑了一种新颖的有机-无机配位驱动交联界面体系。该界面体系以配位键和氢键构建了高度交联网络，一端以氢键为主将竹纤维素分子链紧紧连接，另一端通过双重键（氢键和化学键）为主将聚合物分子链紧紧连接，从而提升了复合材料的整体性。研究结果表明，在该体系作用下，复合材料表现出优良力学性能（拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提升了21.65%, 19.41%和 52.24%，与纯PBSA相比，拉伸模量提升超过了400%）、热稳定性能（初始降热解温度和最大热降解分别提升了13℃和12℃）、结晶性能（提升了52.35%）和耐水性能。
材料学院博士生高建为论文第一作者，张双保教授为论文唯一通讯作者，北京林业大学为唯一完成单位。本研究得到了国家自然科学基金（32171707）和北京市自然科学基金（6202024）2个面上项目的资助。
