南林韩景泉教授/符启良教授/加拿大UBC姜锋教授合作 Prog. Mater. Sci.综述：基于自上而下法的透明木质功能材料

2022-11-18 来源：高分子科技

随着化石燃料的焚烧和森林的砍伐，大气中二氧化碳等温室气体浓度不断增加，导致全球气候变暖。温室效应将导致冰川融化、海平面上升和大气雾霾等一系列严重的环境问题，进而破坏自然生态系统平衡，影响甚至威胁人类健康与生存环境。为缓解日益严峻的碳排放和能源消耗大的问题，进一步扩大木材适用范围、提高木材使用率是有效途径之一。植物光合作用是天然固碳行为，可将二氧化碳转化成木材细胞壁组分并将其固定在木材中。如果对可再生木材资源进行多元化高效利用且延长其相关产品的使用寿命，则能够有效降低碳排放和减少对传统不可再生能源和资源的依赖。因此，如何对木材进行高品质、高效率和高值化利用是该领域关键的科学问题。

木材是一种具有天然蜂窝状孔隙且多层级组装的多孔材料，大量研究致力于实体木材及其主要成分功能产品的开发和应用研究，已取得阶段性的成果与进展。按材料成型的方法分类，主要通过自下而上（Bottom-up）或自上而下（Top-down）的策略来构建功能材料。自下而上策略主要是将纤维素、半纤维素和木质素等木材细胞壁天然高分子，通过自组装、定向排列或聚集成型等方式构筑多功能块体材料，在污水处理、光电子器件、太阳能利用、储能和人造皮肤等领域有广泛的应用前景。与自下而上材料成型策略相对应，自上而下法则是通过木材纳米科学与技术构建具有更丰富的微纳孔隙的多孔木材，为高效、精准构筑可持续性多功能木质材料提供更广阔的思路。与自下而上法相比，自上而下的木材加工策略具有工序少、化学品和加工能源消耗较低、易于批量和大尺寸生产等优势。因此，近年来基于自上而下法木质材料利用策略的相关科学研究得到了飞速发展。

透明木质功能材料研究概览

自上而下法是一种将材料设计理念和功能化路线相结合的有效策略，尤其在开发多功能透明木质材料（例如；透明木材和透明木膜）等领域备受亲睐。基于此，文章回顾了通过自上而下法制备透明木质功能材料过去30年的发展历程，包括透明木质材料的初始制备方法学、透明木材原创思路的起源、以及透明木质功能材料的最新研究进展。将透明木材和透明木膜的研究进行了专题报道，总结了木材纳米科学和技术对木材细胞壁的微纳结构的精准调控，讨论了透明木质材料的工艺、结构、性能、应用及其内在关系，并对其研究领域所涉及的木材科学、材料化学和物理学进行了系统分析和有机融合。为应对气候变化和能源问题、服务工业化生产等方面提出了观点和展望，同时分析了透明木质材料在一些新兴工程应用中替代传统玻璃和石油基塑料的潜力，如节能建筑、智能窗、光学电子和能量转换设备等。最后，总结并提出了透明木质材料的未来发展前景和目前所面临的机遇与挑战。

透明木质材料的工艺、结构、性能和应用

该综述以“Transparent Wood-based Functional Materials via a Top-down Approach”为题，在线发表于《Progress in Materials Science》（IF：48.165，中科院材料科学大类排名：TOP 1）。南京林业大学是第一完成单位，韩景泉教授课题组朱赛玲博士为第一作者，韩景泉教授、符启良教授和加拿大不列颠哥伦比亚大学姜锋教授为共同通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金、江苏省“青蓝工程”和“333工程”、新西兰商业、创新和就业部（MBIE）与新西兰国家战略投资发展基金科研项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2022.101025

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（责任编辑：xu）

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