由羧基化纳米纤维素生物启发的无定形碳酸钙的稳定化实现了机械强韧、自愈和感应的生物复合材料

自然界通过利用生物聚合物和无定形碳酸钙（ACC）构建了众多结构复杂、机械强韧且功能多样的复合材料。成功模仿这些自然设计的关键在于高效稳定ACC，但由于无水ACC在湿态下对结晶本身不稳定，开发高效、可生物降解、生物相容且可持续的稳定剂仍然是一项重大挑战。受到甲壳类动物外骨骼中稳定ACC的启发，我们报道了最丰富的生物聚合物—纤维素纳米纤维（CNFs）在ACC中的有效稳定能力。通过表面羧基的协同稳定作用和刚性的分离网络，CNFs展现了长期稳定性（超过一个月），并实现了3.6和4.4倍于羧甲基纤维素（CMC）和海藻酸盐的稳定效率，甚至超过了聚（丙烯酸）。所得到的CNF/ACC分散液可以构建成透明复合薄膜，具有286 MPa的高强度和高达28.5 MJ/m³的韧性，超越了迄今为止报告的合成生物聚合物-碳酸钙/磷酸盐复合材料。纳米组件之间的动态界面相互作用也为复合薄膜提供了良好的自愈合性能。由于其良好的湿稳定性，复合薄膜对监测呼吸和手指接触表现出高湿敏感性.