色素是传统显色技术的基础，但一般具有化学稳定性和环境友好性差等缺陷，导致其应用范围受限。结构色是基于物质的周期性微纳结构实现对光的调控，具有化学稳定性好、环保等优点，在传感和防伪等领域具有广泛的应用前景。因此，研究自然界生物体的微纳米结构并结合人工设计制备结构色材料具有重要意义。
近年来，研究人员通过蒸发诱导自组装制备了一系列具有手性相列结构的纤维素纳米晶基光子晶体膜。然而，所得光子晶体膜一般通过非共价结合力制备，所得膜材料具有力学性能差、遇水溶胀-溶解等缺陷。基于此，世界杯投注地址化学化工学院李德强副教授在International Journal of Biological Macromolecules发表了题为Polymerization strategy for cellulose nanocrystals-based photonic crystal films with water resisting property的研究论文。该工作结合自由基聚合和蒸发诱导自组装法，制备了纤维素纳米晶-g-聚丙烯酰胺杂化膜（CNCs-g-PAM）。
扫描电镜表征发现，所有的膜均表现出左旋取向和高度有序的手性向列相结构，螺距在0.6 μm左右（图1）。随着PAM用量的增加，所得杂化膜的结晶度从78.14%降低至67.14%（图2A）。CNCs-g-PAM薄膜比CNCs基薄膜具有更好的热稳定性（图2B）。力学性能显著提高，断裂伸长率为9.4 %，抗拉强度达到18.5 Mpa，明显优于CNCs基薄膜（图3A）。随着PAM用量的增加，CNCs-g-PAM杂化膜的接触角逐渐变小（图3B），但是可以抵抗水的溶解超过24小时（图3C）。
图1 CNCs和CNCs-g-PAM薄膜的扫描电镜表征
图2 CNCs和CNCs-g-PAM薄膜的XRD和TG-DTG表征
图3 CNCs和CNCs-g-PAM力学性能、接触角以及溶胀率
世界杯投注地址化学化工学院2021级硕士研究生张月为第一作者，世界杯投注地址李德强、李君副教授为共同通讯作者。本项目受到新疆维吾尔自治区自然科学基金（NO. 2021D01A74）、天山创新团队计划项目(NO. 2023D14020)和新疆青年拔尖人才-青年科技创新人才（NO. 2023TSYCCX0039）项目资助。
课题组研究方向包括：1.农业废弃生物质衍生的智能材料（膜、水凝胶、乳液等）在药物递送、绿色农药和缓释肥料领域的应用；2.生物质衍生碳材料在土壤改良和环境领域的应用研究。
