竹子作为一种生长迅速、来源丰富的天然生物质资源，其主要组分纤维素和木质素不仅具有良好的可再生性，还蕴含着丰富的分子结构与功能基团，为发展可持续功能材料提供了天然基础。然而，如何突破天然生物质原有层级结构对材料加工与功能调控的限制，并将其转化为兼具高性能与可循环利用能力的功能纤维，仍是一个重要挑战。尤其对于室温磷光材料而言，高效磷光通常需要通过刚性微环境限制分子运动、抑制三重态激子的非辐射衰减，而传统生物质材料在纤维连续加工、磷光稳定性以及循环再利用之间往往难以实现兼顾。因此，如何利用竹源纤维素与木质素的内在结构优势，通过分子尺度的重新溶解、组装与重构，构筑兼具持续磷光、力学强度、可加工性和可回收性的生物基柔性纤维，成为一个值得探索的科学问题。

  近期，东北林业大学李淑君教授、陈志俊教授团队联合合作者，发展了一种完全来源于天然竹子的可持续室温磷光（RTP）纤维。研究团队以天然竹为原料，通过深共熔溶剂（DES）分离获得竹源纤维素（B-Cell）和竹源木质素（B-Lig），进一步采用分子尺度的溶解-重构策略，将两种竹源组分重新组装，并通过湿法纺丝制备得到连续的竹基室温磷光纤维（P-fibers）（图1）。与传统依赖天然生物质层级结构的自上而下加工策略不同，该方法通过对竹源纤维素和木质素进行分子层面的重新分配与组装，在纤维形成过程中重新构筑纤维素与木质素之间的氢键作用网络，从而同时赋予材料良好的力学性能、持续室温磷光和可循环加工能力。

  2026年8月21日，该工作以“Sustainable Pathways to Flexible and Recyclable Phosphorescent Fibers from Natural Bamboo”为题，发表在《Advanced Functional Materials》上。第一作者为东北林业大学博士后葛敏博士，通讯作者为东北林业大学李淑君教授、陈志俊教授，中南林业大学吴义强教授，并得到马克斯·普朗克胶体与界面研究所Markus Antonietti教授的支持。该研究得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金的资助。

图1 天然竹源纤维素/木质素构筑可回收室温磷光纤维的设计与制备示意图

  研究发现，竹源木质素中的芳香结构可作为天然的磷光发色单元，而竹源纤维素则为其提供了具有刚性限域作用的基体环境。二者之间形成的丰富分子间氢键能够有效限制木质素发色结构的分子运动，抑制三重态激子的非辐射衰减，从而实现稳定的室温磷光发射。所制备的P-fibers具有连续、柔性的纤维形貌，拉伸强度最高达到141 MPa（图2），同时具有可调控的纤维直径和明显的绿色长余辉发射；优化后的纤维室温磷光寿命可达到154.09 ms，展现出良好的光学与力学性能。

图2 竹源纤维素/木质素构筑P-fibers的结构、形貌及力学性能表征

  进一步的理论计算与结构表征揭示了该体系中纤维素与木质素之间的协同作用机制（图3）。密度泛函理论（DFT）计算表明，B-Cell/B-Lig之间的分子间相互作用能达到-1.11 eV，明显强于CTA/B-Lig体系的-0.60 eV；同时，非共价相互作用分析和红外光谱进一步证实了二者之间广泛的氢键作用。由此形成的刚性化分子微环境能够有效限制发光中心的运动，为持续室温磷光提供稳定的结构基础。

图3 P-fibers的室温磷光性能及其稳定机制

  基于其独特的柔性、持续磷光和可加工特性，研究团队进一步将P-fibers拓展应用于动态防伪、磷光墨水、手术缝合以及管道泄漏检测等场景（图4）。例如，将P-fibers与普通纤维结合进行刺绣，在紫外光激发后关闭光源，普通纤维的荧光迅速消失，而P-fibers仍能够产生明显的绿色余辉，从而实现隐藏信息的动态显示；同时，利用其对水环境的响应特性，还可将其构筑为“光学传感绷带”，用于可视化检测管道微小泄漏。

图4 P-fibers在动态防伪、磷光墨水、手术缝合和管道泄漏检测中的应用

  值得注意的是，该竹基磷光纤维不仅具有良好的发光和力学性能，还能够通过简单的“溶解-再湿法纺丝”过程实现循环再生。经过多次溶解-再生循环后，纤维仍可保持较好的结构完整性、机械性能和室温磷光性能，体现出闭环循环利用的潜力。此外，P-fibers还表现出较好的环境可持续性，在土壤掩埋条件下可在约30天内发生完全的形貌破坏和生物降解。研究团队进一步通过成本分析和生命周期评价（LCA）对其可持续性进行了评估，结果表明，该材料体系在能耗、碳排放和资源利用等方面具有一定优势，为天然竹基功能纤维的可持续制造提供了新的路径（图5）。

图5 P-fibers的循环再生、可降解性、经济性及生命周期评价

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.77867