随着现代交通运输和清洁能源转型对轻质高强材料的需求日益增长，天然纤维复合材料因其碳捕集潜力和优异的力学性能而备受关注。其中，亚麻纤维凭借其高达1.39kg CO₂/kg的固碳能力和堪比铝材与玻璃纤维复合材料的比强度，成为极具前景的增强体。然而，这种源于生物质、亲水性的纤维素纤维与疏水性聚合物基体之间的界面相容性极差，加之其固有的不连续短纤维结构和加工过程中产生的扭结带，导致复合材料在压缩载荷下极易发生微屈曲和扭结带失效，压缩强度低成为制约其在风电叶片等关键领域应用的核心瓶颈。

受自然界珍珠层“砖泥结构”通过矿物桥实现应力传递和增韧的启发，荷兰代尔夫特理工大学Kunal Masania教授团队提出了一种创新的生物矿化策略。他们利用巴氏芽孢杆菌（Sporosarcina pasteurii）的脲酶活性，在亚麻纱线表面原位诱导类白云石矿物沉淀。通过精确调控盐浓度等工艺参数，研究人员成功实现了矿物颗粒在纤维表面的可控沉积，构建了纱线内部及纱线间的矿物桥接网络，并显著增加了纤维表面粗糙度。这一仿生途径不仅避免了传统化学处理的弊端，更使亚麻/环氧树脂复合材料的压缩韧性提升了178%，压缩强度提升了30%，为天然纤维复合材料的性能定制提供了一条可持续、可扩展的全新路径。相关论文以“Flax Composites With Improved Interfacial Strength Through Microbially Induced Mineral Precipitation”为题，发表在Advanced Materials上。

图1 亚麻纤维的多级结构及通过生物矿化（BM）实现的增强策略

图2 颗粒成核导致纤维与颗粒间产生强粘附

图3 不同盐浓度下生物矿化亚麻纱线的微观结构及纱线间桥接形成

图4 亚麻纤维的生物矿化提升了其复合材料的压缩强度、界面剪切强度及弯曲强度

本研究通过微生物诱导矿化，成功在亚麻纤维中引入了仿生矿物桥接网络，证实了表面粗糙化与桥接效应是压缩、层间剪切及弯曲性能提升的核心机制。未来研究需着力优化矿化动力学与颗粒空间分布均匀性，以在高纤维体积分数下实现性能增益最大化。同时，需评估该方法的长期耐久性、湿热老化行为及全生命周期环境与经济性。将生物矿化与增材制造等先进工艺结合，有望为可持续结构提供一种高性能、可捕获CO₂的新型复合材料解决方案。

（来源：高分子科学前沿）