近日，材料学院郭洪武教授团队在生物基阻燃材料方向取得研究成果，研究论文“Biomimetic mineralization self-assembled biobased functional wood: Improving the flame retardant, hydrophobic, and catalytic detoxification properties of sustainable green building materials”发表于材料科学领域一区top期刊《Chemical Engineering Journal》(IF=13.4)。

随着环保和安全问题日益受到重视，研究生物基阻燃剂极具发展潜力。与传统卤系、硼系或聚磷酸铵阻燃剂相比，生物基阻燃剂具有独特的阻燃性能和环保优势。以植酸为代表的生物基阻燃剂的阻燃效果较好，但是亲水性导致其使用范围受限。因此，提高生物基阻燃剂的抗流失性、扩大其应用范围是当前亟需解决的关键问题。

据此，郭洪武教授团队提出了一种基于仿生矿化的生物基阻燃改性策略。该策略利用壳聚糖、植酸、海藻酸钠、羟基磷灰石作为阻燃成分，同时引入钙离子与海藻酸钠形成稳定的“蛋-盒”结构增强阻燃性能。以无毒的甲基硅酸钠为疏水剂，增强阻燃剂的抗流失性能。同时，利用二维分子筛作为过渡金属离子（Cu/Fe）的封装载体，用于催化阻燃过程中的不饱和气体（CO），从而降低烟气的有害性。此外，研究团队还结合X光电子能谱（XPS）、热重-红外联用（TG-IR）等先进表征手段，探讨了过渡金属在催化过程中价态的变化，揭示生物基阻燃剂在阻燃过程中的阻燃和催化减毒机理。

研究团队制备的仿生矿化生物基阻燃木材具有良好的阻燃性能，其中极限氧指数（LOI）提高了55.4%、热释放速率峰值（PHRR）、总热释放量（THR）分别下降了39.4%和51.5%。该阻燃木材表面接触角（WCA）达到113.7°，即使经过30次打磨循环后接触角仍保持在97.5°以上，表现出良好的疏水性和耐磨性。该工作提出了一种增强木材阻燃性、疏水性和催化减毒的新方法，拓宽了生物基阻燃材料在建筑材料中的应用范围。

材料学院杨国超讲师、郭洪武教授和刘毅副教授为通讯作者，博士研究生樊正强为论文第一作者，北京林业大学为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金青年科学基金项目（32301519）项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161431