纳米纤维素增强半精制卡拉胶生物膜的表面改性及表征：面向可持续包装的绿色解决方案

（编辑推荐）本研究创新性地将纤维素纳米纤维（CNF）与半精制卡拉胶（SRC）复合，通过三乙氧基甲基硅烷（TEMS）表面改性显著提升薄膜的机械强度（45.37 MPa）、疏水性（水接触角83.73°）及热稳定性，为替代石油基塑料提供了兼具高性能与环保特性的生物膜解决方案。

　　

Highlight

本研究通过将纤维素纳米纤维（CNF）与半精制卡拉胶（SRC）复合，并采用三乙氧基甲基硅烷（TEMS）进行表面改性，成功制备出兼具高强度、高疏水性和优异热稳定性的生物膜。5% CNF添加量的TEMS改性薄膜表现出45.37 MPa的拉伸强度和83.73°的水接触角，为可持续包装材料提供了突破性解决方案。

CNF Fundamental Characterization

透射电镜（TEM）图像显示，经高强度超声处理的CNF呈现细长、高长径比的纤维网络结构（图2a），成功解离出单根纳米纤维。X射线衍射（XRD）证实CNF结晶度达72.5%，而傅里叶变换红外光谱（FTIR）在3340 cm^-1处的羟基特征峰表明其表面富含活性位点，为后续硅烷偶联提供了理想锚定点。

Conclusion

CNF的加入使SRC生物膜拉伸模量提升至931.22 MPa，TEMS改性则通过减少表面羟基密度使吸水率降低41%。这种"纳米增强-表面疏水"双策略为开发耐候性生物包装材料开辟了新途径。

CRediT Authorship Contribution Statement

C.K. Abdullah主导实验设计与论文撰写；H.P.S. Abdul Khalil提供研究框架；团队通过多学科协作完成了从材料制备（M.S. Baharudin）到性能表征（N.M. Nurazzi）的全流程研究。

Funding

马来西亚理科大学（Universiti Sains Malaysia）通过短期研究基金（STG-Q 304/PTEKIND/6315620）支持本项目。