轻工学院院士创新团队段超教授课题组在高纯纤维素绿色制备及其再生功能化等领域取得系列进展

澳门皇冠体育_足球比分￥投注app官网轻工科学与工程学院（柔性电子学院）“生物质化学与材料”院士创新团队聚焦纤维素功能改性及高值化利用，近期团队段超教授课题组在高纯纤维素绿色制备及其溶解再生功能化应用等方面取得重要进展。相关成果在Carbohydrate polymers、Small、Separation and Purification Technology和International Journal of Biological Macromolecules等期刊上连续发表7篇应用研究型论文。

1. 双酸位点低共熔溶剂（DES）绿色制备高品质醋化级溶解浆

课题组选用由氢键供体和受体组合而成绿色价廉的ZnCl₂基低共熔溶剂（DES），成功实现了溶解浆浆料组分纯化、浆料黏度调控和反应性能提升，进而有利于纤维素衍生化改性，所制备的醋酸纤维素产品具有较高的取代度（2.84）和得率（75.5%）。上述方法为绿色高效制备高质量溶解浆及其衍生物提供一种有效的替代方法。该工作以“A deep eutectic solvent with bifunctional acid sites treatment to upgrade a bamboo kraft pulp into a cellulose-acetate grade dissolving pulp” 发表在《Carbohydrate Polymers》上。22级博士生田超超为本文第一作者，段超教授和倪永浩教授为该论文的通讯作者。

2. 纤维筛分协同DES处理制备高纯竹纤维素产品

课题组提出了一种浆料纤维筛分与低共熔溶剂处理（DES）协同处理的工艺，以克服竹硫酸盐浆（BKP）原料的不均一性和低反应性能，将其开发成不同品质的高纯度纤维素产品。纤维筛分预处理筛选出更均匀的纤维组分，即短纤维（SF，薄壁细胞和细纤维）和长纤维（LF，竹纤维）。筛分-DES协同处理提供了一种有效从低等级竹纸浆升级制备高等级竹溶解浆及其衍生产品的方法。该工作以“Integrating fiber fractionation and deep eutectic solvent treatment to upgrade a bamboo kraft pulp into a cellulose acetate-grade dissolving pulp”发表在《Separation and Purification Technology》上。22级博士生田超超为本文第一作者，段超教授为该论文的通讯作者。

3. 花瓣状仿生再生纤维素纤维制备及其高效水雾收集应用

基于前期竹溶解浆制备，课题组提出采用简单的湿纺丝工艺构建一种新的仿生再生纤维素基捕雾纤维。由于湿纺丝下的非溶剂诱导相转化（NIPS），制备的混合纤维（PVDF/纤维素）表现出独特的花瓣状结构和亲水梯度行为，可以有效地促进雾沉积和水滴排放，从而促进潮湿空气中的雾收获。该工作以“Bioinspired construction of petal-like regenerated PVDF/cellulose fibers for efficient fog harvesting” 发表在《Carbohydrate Polymers》上。23级博士生杨康为本文第一作者，段超教授和倪永浩教授为该论文通讯作者。

4. 纤维素基再生相变功能纤维及其热管理应用

课题组提出了一种简单的同轴湿纺丝工艺。在同轴纺丝过程中，溶解的纤维素作为纤维壳，纳米纤维素（CNF）增强的石蜡（PW）乳剂作为相变核心，制备纤维素基相变纤维（PCF）及其织物（CNF1-PE/PW），使其具有优良的机械强度、防泄漏和热管理。CNF-PE/PW相变纤维在蓄热和释放方面在体温管理方面具有很大的潜力。该工作以“Smart and robust phase change cellulose fibers from coaxial wet-spinning of cellulose nanofibril-reinforced paraffin capsules with excellent thermal management”发表在《Carbohydrate Polymers》上。23级博士生杨康为本文第一作者，段超教授为该论文的通讯作者。

5. 壳层限域诱导羟基氮化硼高度有序排列构筑超快热传导相变纤维

基于上述同轴湿法纺丝，课题组提出壳层限域诱导羟基化氮化硼纳米片（BNN-OH）定向排列理念，通过调控芯液挤出速度挤压壳层，结合壳层纤维素/BNN-OH相反转再生固化，实现BNN-OH在纤维壳层的高度定向排列（f=0.8）。PCF具有高相变焓 （125.1 J g-1）、优异的导热性（10.15 W·m^-1·K^-1）、快速传热速率（1.6 cm s^-1）以及良好的拉伸强度（11.21 MPa）和防漏性（0.13%），可作为人体、电子器件等的热管理，表现出优异的导热和散热性能。该工作以“Ultrafast thermal conduction of phase change fiber enabled by sheath confinement-induced ordered orientation of hydroxylated BNNs”发表在《Small》上。23级博士生杨康为本文第一作者，段超教授和王建教授为该论文的通讯作者。

原文链接：

[1] https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122942

[2] https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.127358

[3] https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122069

[4] https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122649

[5] https://doi.org/10.1002/smll.202500255

[6] https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.141718

[7] https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.142175

（核稿：刘国栋 编辑：赵诚）