DOI: 10.1016/j.matdes.2021.110284

纳米纤维-基质相互作用是决定透明复合材料性能的主要因素之一。在此，研究者通过静电纺丝和随后的丙酮处理制备了一种新型多孔鱼鳞状聚（L）-丙交酯（PLLA）超细纤维。在将电纺PLLA纤维嵌入聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）-丙酮溶液后，发现多孔鱼鳞状PLLA纤维与PMMA基质互锁。与纯PMMA树脂相比，用这些纤维增强的复合材料的机械性能得到了改善，同时复合材料在589nm波长下的透射率保持在80%以上。对所制备材料的横截面形貌的观察和随后的分子动力学分析表明，该纤维能够显著增强PLLA纤维与PMMA基体之间的界面相容性。因此，这种新型纤维有望成为增强透明复合材料的有效候选材料。

图1.PLLA纳米纤维增强透明PMMA复合材料的制备（HVPS：高压静电装置）。

图2.原始PLLA纳米纤维的FE-SEM图像：（A）、（C）和（E）具有光滑表面（S-PLLA）、小孔结构（SP-PLLA）和（E）大孔结构（LP-PLLA）的PLLA纤维。（B）、（D）和（F）丙酮处理后的S-PLLA、SP-PLLA和LP-PLLA纤维。（G）纤维直径分布。（H）PLLA纤维表面孔径。（I）S-PLLA（Ace）、SP-PLLA（Ace）和LP-PLLA（Ace）样品的AFM扫描图像和（J）粗糙度数据。

图3.（A）丙酮处理前后PLLA电纺纤维的红外扫描光谱、（B）X射线衍射（XRD）图谱和（C）差示扫描量热（DSC）曲线。

图4.（A）用和不用丙酮处理的PLLA纤维的应力应变曲线。（B-D）丙酮处理前后PLLA纤维的强度、模量和伸长率特性的比较。

图5.（A-D）透明PMMA、S-PLLA/PMMA、SP-PLLA/PMMA和LP-PLLA/PMMA材料的照片。（E）使用紫外-可见分光光度计获取四种体系透明度的定量数据。

图6.（A）制备的复合材料的应力-应变曲线。（B-D）各种复合材料的应力、模量和韧性的比较。

图7.（A-D）透明PMMA纳米复合材料的光学显微照片（插图显示了相应的物理图）。（E-H）透明PMMA纳米复合材料的横截面形态（插图显示了复合材料的放大视图）。

图8.PMMA、PLLA和PMMA/PLLA分子的优化结构。