基于纳米薄膜的纤维素醋酸酯冷冻模板化海绵：无交联机械可调性研究

研究人员通过非溶剂诱导相分离(NIPS)-喷射纺丝技术制备纤维素醋酸酯纳米薄膜，并采用冷冻模板法（无需化学交联）成功构建了具有开孔连续结构的海绵。X射线计算机断层扫描(X-CT)显示其独特微观形貌，该材料兼具高孔隙率(>99%)、低密度(≤10 kg m?3)和优异机械性能，其粘弹性源于细胞结构弯曲和纳米薄膜滑移，通过调控孔径分布可延缓应力松弛，为绿色制造功能材料提供新策略。

　　

这项突破性研究展示了一种革命性的生物材料制备策略。科学家们采用非溶剂诱导相分离(NIPS)结合喷射纺丝技术，将二维的纤维素醋酸酯纳米薄膜通过冷冻模板法(cryo-templating)转化为三维多孔海绵。令人惊叹的是，这种材料在完全无需化学交联剂的情况下，就实现了>99%的超高孔隙率和≤10 kg m^?3的极低密度。X射线计算机断层扫描(X-CT)三维成像清晰揭示了其独特的开孔连续微观结构，这种结构赋予了材料非凡的机械性能。

研究发现，这些纳米薄膜构建的海绵表现出梯度厚度的细胞结构，其表观弹性模量与相对密度呈指数关系，拟合系数高达2.04，指数达到2.48。更有趣的是，材料展现出独特的粘弹性行为——这源于细胞结构的弹性弯曲以及未交联纳米薄膜之间的分层和滑移现象。通过巧妙调控孔径大小和分布，研究人员成功实现了对材料应力松弛行为的调控，显著提升了其回弹性能。

与传统使用纤维素纳米晶(CNCs)或纳米纤丝(CNFs)制备的材料相比，这种基于纳米薄膜的海绵完全避免了化学交联步骤，不仅简化了制备流程，还减轻了结构质量。该研究为开发新一代环境友好型高性能生物材料开辟了崭新途径，在组织工程支架、药物缓释载体等领域具有广阔应用前景。