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近年来,随着化石燃料的储备逐渐减少以及人们对环境问题越来越关注,生物基和生物降解的材料引起了人们很大的关注。甲壳素是地球上第二丰富的天然高分子多糖,可以从甲壳动物虾、蟹、昆虫的外壳、真菌或昆虫的细胞壁等获得。甲壳素纳米晶须(CNWs)是通过去除甲壳素中的无定型区域获得的单个的甲壳素微晶,具有良好的生物相容性、无毒、强的亲水性以及生物可降解性以及优异的力学性能,是一种理想的聚合物纳米填料。本论文通过TEMPO媒介氧化体系制备了类似棒状形貌的甲壳素纳米晶须,并对其结构与性能进行了研究：CNW呈棒状或针状,其直径约为33纳米,长度为150-550纳米,平均长径比约为10；相比甲壳素,晶须的结晶度提高至89.6%。为拓展CNWs的应用领域,本论文进行了两方面的探讨：(1)将CNWs分散到聚丙烯腈(PAN)溶液中,利用溶液喷射纺丝技术(solution blowing)制备了PAN/CNWs纳米纤维,研究结果表明：晶须以“竹节状”沿纤维方向分布,晶须的引入提高了纤维的结晶性能与热性能；CNWs的适量添加可提高纤维的力学性能,3%添加量时其力学性能提高了75%,但晶须进一步增加时,纤维拉伸断裂强度则呈现减小的趋势；为此,对CNWs进行表面氨基化改性,改善其与聚合物基体的相容性,有效提高了纤维的力学性能。(2)将晶须添加到磺化聚醚砜(SPES)溶液中,通过流延刮涂法制备了SPES/CNWs复合质子交换膜,复合膜表面平整、致密,晶须均匀的分布在SPES基体中,提升了复合膜的力学性能、热稳定性与尺寸稳定性；晶须的亲水性提高了复合膜的吸水率,同时提高了复合膜的质子传导率,表明SPES/CNWs复合膜是一种性能良好的质子交换膜。本论文利用CNWs建立了溶液喷射纳米纤维增强和质子交换膜质子传递过程强化的新方法,取得了良好的研究结果,为CNWs拓展了新的应用方向。