近日，材料學院彭鋒教授團隊以粘膠纖維工業副產物木聚糖為原料，成功制備了一類具有高韌性的木聚糖塑料（Xylan Plastic, XP），為木聚糖的高值轉化提供了新的思路。該研究成果以“Xylan Plastic”為題發表于國際材料領域頂級期刊之一ACS Nano（IF=17.1）。
塑料制品為人們的生活帶來了極大便利，然而廢棄不可降解塑料的堆積對生態環境和人類健康造成了極大的危害。為了更好地解決塑料污染問題，發展新一代可持續塑料替代材料迫在眉睫，因此利用林木生物質資源制備可降解塑料的應用得到了廣泛的研究。半纖維素，作為木質纖維生物質的三大組分之一，是重要的可降解材料制備原料。但由于半纖維素結構復雜，成膜性差，制備得到的半纖維素膜材料具有脆性，大大限制了其在實際生活中的應用。
本研究基于可持續的綠色原料，在TBAH/Urea體系下選取多種環氧甘油醚進行醚化改性制備XP。醚化交聯構成的化學交聯網絡和氫鍵形成的物理交聯網絡構建了雙交聯網絡耗散體系。在雙網絡協同作用下，XP具有較高的韌性，可折疊成不同的形狀，大幅提升了半纖維基材料力學性能。同時，從含水和濕度兩個方面探究水分子對XP力學性能的影響，提出水分子對XP具有增塑作用且不會對雙網絡結構產生永久性破壞。結合熱壓策略，采用“潤脹-熱壓”的方式可再次得到XP，其力學性能在5個循環內保持不變。此外，XP具有優異的光學性能、良好的生物相容性和可降解性，在替代傳統石油基塑料方面表現出巨大的潛力。
材料學院碩士生賈思雨為本論文第一作者，材料學院彭鋒教授，饒俊博士為本論文的共同通訊作者。該工作得到了國家杰出青年科學基金項目（32225034）、國家自然科學基金面上項目（31971611）和高等學校學科創新引智計劃（111 project, BP0820033）的支持。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c02327
