由聚羟基脂肪酸酯(PHA)表面层和聚乳酸和纤维素微纤维夹层开发出一种新型夹层结构复合材料。可生物降解的纤维素微纤维可以通过溶胶-凝胶工艺进行化学改性，以提高天然增强材料与聚合物基体之间的相容性。

　　虽然改性纤维素微纤维是通过不同的化学工艺开发的，以提高天然增强材料在聚合物基体中的相容性，但改性纤维素微纤维表现出高度疏水的特性，在聚乳酸基体中均匀分散。

　　Masoud Dadras Chomacchayi 和加拿大拉瓦尔大学的研究小组观察了该结构的热重分析，结果显示热稳定性得到改善。他们改善了结构的机械性能，以增加其拉伸模量和强度。当科学家将未经处理的纤维添加到结构中时，夹层复合材料的水蒸气渗透性增加，显示出与未经处理的纤维素微纤维相比，改性纤维素微纤维在开发建筑围护结构方面的优越性。

　　该研究发表在《科学报告》杂志上。

　　建造建筑围护结构的艺术

　　建筑围护结构是建筑结构的重要组成部分，可保护居住者免受外部环境影响，包括阳光、雨、雪、风和污染。这种多层无源元件对于提高能源效率以及维持建筑物内居民的健康和舒适度具有重要意义。漏风、传热和湿气扩散过程会对建筑围护结构产生显着影响。例如，在寒冷的气候下，建筑物内部的水蒸气质量浓度高于外部，导致湿气通过建筑物墙壁迁移。

　　因此，扩散的湿气会促进霉菌生长，降低隔热效果并导致建筑围护结构材料恶化。目前，建筑行业使用了多种阻隔膜，包括塑料薄膜和硬质泡沫隔热材料。在这些材料中，聚合物越来越多地用于建造围护结构。材料科学家使用聚乙烯挤出片材作为重要的蒸汽屏障膜;然而，其过度使用对环境有害。

　　材料组成

　　由于聚羟基链烷酸酯和聚乳酸是塑料工业中重要的生物聚合物，最近的工作已经看到使用可再生纤维素基填料作为聚合物复合材料。因此，在这项工作中，Chomachayi 和同事用生物基材料开发了一种新型夹层结构隔膜，他们将聚羟基脂肪酸酯添加到膜的表层，因为其具有优异的蒸汽阻隔性能，然后添加聚乳酸作为中间层，并添加纤维素微纤维。为了环境和经济效益。

　　科学家们对所制备的夹层复合材料的形态、热稳定性、机械性能和蒸汽阻隔性能进行了表征。然后他们进行了耐久性测试，以研究加速老化对材料机械和阻隔性能的影响。

　　研究人员检查了改性前后纤维素微纤维的表面形态，并用扫描电子显微镜检查了结果。为了赋予纤维素纤维粗糙度，研究小组掺入了具有纳米级直径的球形二氧化硅纳米颗粒，通过原硅酸四乙酯前体的水解和成核作用在纤维素纤维上获得了纳米颗粒。

　　Chomachayi 及其同事利用傅里叶变换红外分析确定了溶胶-凝胶改性前后纤维素微纤维的化学结构。科学家们对所制备的夹层复合材料的形态、热稳定性和机械性能进行了表征。

　　作用机制

　　在其作用机制中，在用原硅酸四乙酯和十六烷基三甲氧基硅烷对纤维素微纤维进行溶胶-凝胶改性期间，研究小组将组合材料在分配器中混合，并将二氧化硅纳米颗粒添加到材料表面。反应后，他们将混合物离心，得到亲水性纤维素微纤维，将其冷冻干燥两天并研磨，得到纤维素粉末。为了制备夹层结构膜，他们通过溶剂浇铸制造了聚乳酸/纤维素微纤维夹层复合材料，并将 PHA 颗粒真空干燥过夜以除去水分。

　　然后，科学家们通过压缩成型开发了夹层结构的复合材料，并通过一系列方法对其进行了表征，包括扫描电子显微镜、接触角测量、热重分析和差示扫描量热法。

　　为了评估溶胶-凝胶改性对纤维素微纤维疏水性的影响，他们使用接触角测量研究了结果。例如，纤维素微纤维和十六烷基三甲氧基硅烷的组合的接触角值高于未处理的表面。该团队进行了一系列实验来表征材料表面成分、结构的化学性质及其机械性能。

　　例如，由于材料耐久性的概念在加拿大引起了广泛关注，因此该团队试图评估在蒸汽阻隔膜应用中长期使用的聚乙烯薄膜的使用寿命。

　　外表

　　这样，Masoud Dadras Chomacchayi 和团队利用生物基材料开发了一种夹层结构的膜，其中包括聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸和纤维素微纤维。屏障膜调节水蒸气通过墙壁的迁移，以防止水分积聚和建筑材料的长期稳定性。研究小组使用聚羟基脂肪酸酯片材和聚乳酸复合材料增强的纤维开发了多层复合材料，以制造表面包覆有球形二氧化硅纳米粒子的改性纤维素微纤维。

　　经过溶胶-凝胶改性过程后，纤维素微纤维的亲水性和热稳定性也得到增强。结果表明，通过将两种关键材料纳入复合材料中，材料的杨氏模量如何增加。成功的结果象征着生物聚合物在建筑应用中成为传统石油基材料的有效替代品的潜力。进一步的研究旨在增强复合材料的灵活性，以实现更广泛的应用。