近日，我院生物质能团队在《Polymers》期刊上发表了题为“Enhanced Mechanical Stability and Hydrophobicity of Cellulose Aerogels via Quantitative Doping of Nano-Lignin” 的研究论文，我院为第一完成单位，相关研究得到了国家自然科学基金青年项目、江苏省自然科学基金青年项目支持。《Polymers》是高分子科学领域优质期刊，最新分区为中科院三区，影响因子为5.0。

木质素作为一种刚性的复杂高分子，与纤维素复合不仅可以提高材料的力学强度，其丰富的官能团和自身复杂的三维网络结构也能赋予纤维材料一定的防水及紫外屏蔽等性能。在纤维素复合气凝胶材料制备的过程中，木质素及其聚集态等对其性能都有显著的影响。对木质素的尺寸、形态、掺杂量等进行调控，可以控制木质素/CNF复合气凝胶材料性能。本研究设计了一种外源木质素定量掺杂制备CNF复合气凝胶材料，利用机械研磨法对外源木质素进行预处理得到木质素纳米粒子并加入到CNF气凝胶材料当中，耦合液氮冷冻干燥和真空烘箱干燥。其中木质素质量分数13.5%的CNF复合气凝胶相比于不添加木质素的材料的抗拉强度提升了340%，显著提高了气凝胶材料的机械性能。外源木质素对生物质薄膜的力学增强可以归为以下3点：首先，木质素含有刚性的苯环结构，可以作为增强填料提高气凝胶材料的力学性能；其次，木质素以溶液或纳米粒子这种更均一的形态与CNF复合成气凝胶，能够有效提高材料的力学强度；最后，木质素具有热塑性，在真空烘干处理阶段，软化的外源木质素作为材料内部与纤维素的界面交联剂，有效提高了木质素与纤维素之间的结合面积，最终提高了气凝胶材料的力学性能。木质素同时还含有疏水性的非极性官能团，其自身的苯丙烷交联网络和复杂的化学结构又赋予木质素一定的疏水性。因此，复合含有木质素的CNF气凝胶材料具有更明显的防水性能。利用木质素的热塑性，使木质素在纤维间软化进一步提升纤维的交联密度，达到防水的目的。综上所述，本研究既为木质素组分的利用提供新视角，也不违纤维素气凝胶作为吸附材料的天然绿色属性。

论文链接：https://doi.org/10.3390/polym15051316

编辑：王慧  审核：严玉波