近日，材料学院李明飞教授团队在生物质可降解材料研究领域取得新进展，在《ACS Nano》（中科院一区，影响因子15.8）以“Metal Ion Cross-Linked Cellulose/Lignin Nanocomposite Films: A Pathbreaking Approach toward High-Performance Sustainable Biomaterials”为题发表论文。

传统石油基材料因难以自然降解，对土壤、海洋等生态环境构成严重威胁。在这一背景下，研发可替代的高性能可降解材料备受关注。针对纤维素膜材料机械性和耐水性不足的问题，该团队开发出一种兼具高强度与耐水特性的复合膜材料。研究团队遵循资源增值利用理念，将预处理产生的废弃液体高值化：通过纳米沉淀法和离心技术从中提取纳米木质素，再将其与纳米纤维素混合，经真空抽滤成膜。为进一步提升性能，采用金属离子溶液对该膜进行浸渍处理，最终制得新型纤维素/木质素复合膜。研究表明，纳米纤维素与纳米木质素分子间产生强氢键作用，同时金属离子在材料内部构建强交联网络，双重机制使复合膜的拉伸强度达到223.8 MPa，湿强度达33.3 MPa。该复合膜具有优异的综合性能：紫外屏蔽率99.69%，透光率80%，最大热降解速率对应温度348 °C，吸水率降低至90%（纯纤维素膜280%）。此外，复合膜具备阻燃自熄特性，并可在30天内实现全生物降解。作为一种环保材料，该复合膜在储能设备、柔性电子器件、绿色包装等领域应用前景广阔，有望为替代石油基塑料提供创新解决方案。

材料学院2024届毕业生徐迎红博士为该论文第一作者，李明飞教授为第一通讯作者，北京林业大学为第一完成单位。

该研究工作得到国家重点研发计划（No. 2023YFD2200505）等资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12946