将左旋聚乳酸/右旋聚乳酸（PLLA/PDLA）与生物质填料复合制备PLA基复合材料是一种在保持PLA可降解特性的同时促进SC结晶的有效途径。从植物纤维素中提取的纤维素纳米晶（CNCs）具有低密度、高结晶度、高模量等优异性能，且兼具可降解、生物相容及可再生等特性，因而是PLA改性的理想纳米填料。然而，PLLA/PDLA/CNCs复合体系中SC结晶的机理还有待深入研究。青岛科技大学乌皓/张建明教授团队长期致力于PLA/CNCs复合材料成核机制与构效关系的研究工作（Compos. Sci. Technol. 2022, 218, 109135; Compos. Sci. Technol. 2023, 239, 110064; Int. J. Biol. Macromol. 2023, 231, 123421; Ind. Crop. Prod. 2023, 202, 117008; Carbohyd. Polym. 2025, 347, 122716）。近日，张建明教授团队在聚合物接枝CNCs对SC晶的成核机制方面取得新进展。该工作采用水相自由基聚合将非晶的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）链高效地接枝到CNCs表面，进而制备出这种“一锅法”合成的改性CNCs粉体（CNCs-PMMA）与PLLA/PDLA的复合材料。结果表明，CNCs-PMMA可大幅度提高降温或等温过程中立构复合（SC）结晶的成核密度和相对含量，同时抑制PLLA和PDLA的同质（HC）结晶，展现出选择性促进SC结晶的作用，当加入量达到3 wt%时即可获得仅含SC晶体的PLA复合材料。

图1. CNC-PMMA诱导的HC结晶与SC结晶权衡机制示意图

研究发现，CNCs表面PMMA链的富集与CNCs组成的填料网络的协同作用，是赋予CNCs-PMMA选择性促进SC结晶的关键机制。具体来说，CNCs/PLA基体界面上富集PMMA的稀释效应抑制了HC结晶，从而最大限度地发挥SC结晶的热力学优势和CNCs自身的成核效应（图1）。此外，CNCs填料网络抑制了熔融状态下高分子量PLA对映体之间的相分离，使它们更易相互配对进而发生SC结晶（图2）。这两种因素的协同作用显著降低了PLLA与PDLA分子链配对的能垒，从而促进SC晶的异相成核。本研究深化了对PLA基纳米复合材料中SC结晶机制的理解，为生物质纳米材料的高值化应用提供了理论依据与技术指导。

图2. PLLA/PDLA共混物和PLLA/PDLA/CNCs-PMMA纳米复合材料的相形态和晶体结构示意图

该工作以研究论文的形式发表于国际知名期刊Macromolecules，题目为“Probing into the Selective Nucleation Mechanism of Poly(methyl methacrylate) Modified Cellulose Nanocrystals in Enantiomeric Poly(lactic acid) Blends”。青岛科技大学高分子学院硕士研究生华相东为论文第一作者，乌皓特聘副教授与段咏欣教授为通讯作者，青岛科技大学为第一单位，论文链接为https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c02545。这项工作得到了国家自然科学基金、山东省博士后创新人才支持计划和山东省自然科学基金的支持。