纖維素作為自然界中儲(chǔ)量最豐富、最具可持續(xù)性的可再生高分子，其高值化利用是生物質(zhì)材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院、生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝延軍教授、王永貴教授團(tuán)隊(duì)，在纖維素基功能材料領(lǐng)域取得系列突破。團(tuán)隊(duì)立足于林業(yè)工程學(xué)科，融合仿生學(xué)、光物理學(xué)等多學(xué)科交叉前沿，對(duì)纖維素及其衍生物進(jìn)行精準(zhǔn)的分子設(shè)計(jì)與多級(jí)結(jié)構(gòu)調(diào)控，針對(duì)柔性光電、節(jié)能建筑、綠色制造及生物醫(yī)學(xué)分析等關(guān)鍵領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新性地提出以纖維素為功能核心的系列解決方案。相關(guān)成果連續(xù)發(fā)表于Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Advanced Science等國(guó)際高水平期刊，為木質(zhì)生物質(zhì)資源的高值化利用提供了理論支撐。  

研究針對(duì)有機(jī)室溫磷光材料的水氧淬滅難題，團(tuán)隊(duì)受維多利亞多管水母綠色熒光蛋白中“β-桶狀”剛性骨架保護(hù)生色團(tuán)的啟發(fā)，提出了一種纖維素共價(jià)錨定生色團(tuán)的策略，成功制備出具有動(dòng)態(tài)光激活特性的耐水室溫磷光材料。研究以醋酸纖維素為剛性骨架，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表征與理論計(jì)算解析了錨定方式對(duì)磷光水穩(wěn)定性的調(diào)控機(jī)制，提出了多糖基耐水磷光材料的設(shè)計(jì)原則與構(gòu)筑策略，并探究了在多模式信息

加密與柔性光電器件等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。該研究發(fā)表于Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.202520138)。

為解決柔性傳感材料機(jī)械性能與電導(dǎo)率難以兼顧的難題，團(tuán)隊(duì)受植物葉脈啟發(fā)，提出將再生纖維素網(wǎng)絡(luò)作為構(gòu)建強(qiáng)韌離子凝膠的“空間限域模板”的新方法。研究通過(guò)再生纖維素三維網(wǎng)絡(luò)精細(xì)調(diào)控功能性單體的聚合與微相分離過(guò)程，揭示了再生纖維素對(duì)離子凝膠強(qiáng)度以及電導(dǎo)率的協(xié)同調(diào)控機(jī)制，為高性能柔性傳感器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用創(chuàng)新思路。該研究發(fā)表于Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202519010)。

面對(duì)建筑節(jié)能與隱私保護(hù)的雙重需求，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種基于折射率匹配機(jī)制的相變?nèi)橐耗z智能窗。揭示了溫敏的羥丙基甲基纖維素與相變材料折射率匹配規(guī)律，并系統(tǒng)闡述了智能窗透光率與霧度雙向調(diào)節(jié)機(jī)制，在住宅、辦公及農(nóng)業(yè)設(shè)施中展現(xiàn)出巨大的節(jié)能應(yīng)用潛力。

為突破傳統(tǒng)生物基材料力學(xué)性能調(diào)控難、功能單一的限制，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建呋喃功能化的纖維素活性平臺(tái)，與馬來(lái)酰亞胺改性的木質(zhì)素共同構(gòu)建Diels-Alder動(dòng)態(tài)化學(xué)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)熱處理動(dòng)態(tài)共價(jià)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)生物塑料在高強(qiáng)度與高延展性之間按需切換，明確了溫敏性動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵對(duì)材料微觀組織的演變規(guī)律及調(diào)控機(jī)制，為可持續(xù)生物材料力學(xué)性能的可編程化調(diào)控提供了新思路。

在蛋白質(zhì)組學(xué)精準(zhǔn)分析領(lǐng)域，針對(duì)糖肽與磷酸肽富集的難題，團(tuán)隊(duì)對(duì)纖維素納米晶進(jìn)行精確的磷酸化改性，實(shí)現(xiàn)了纖維素基綠色捕獲平臺(tái)高效構(gòu)筑。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論計(jì)算，揭示了磷酸改性纖維素納米晶雙親和界面對(duì)復(fù)雜樣本高效協(xié)同富集機(jī)制，為蛋白質(zhì)組學(xué)的多重、高靈敏分析提供了一個(gè)可持續(xù)、低成本的新平臺(tái)，在疾病標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)與信號(hào)通路解析中具有重要應(yīng)用價(jià)值。該研究發(fā)表于Advanced Science（DOI: 10.1002/advs.202523858）。