近日，東北林業(yè)大學(xué)于海鵬教授團隊合作在《Nature Communications》期刊上發(fā)表題為“A gradient-structured all-cellulose biofoam enabled by solvent-induced molecular assembly for sustainable insulation modules”的研究成果。

在前期創(chuàng)新引入乙腈、乙醇、雙離子體誘導(dǎo)纖維素分子定向組裝，重筑超分子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型，設(shè)計開發(fā)了可剝離纖維素離子膜、竹分子塑料及全能凝膠彈性體的理論基礎(chǔ)上，本研究進一步利用乙醇引導(dǎo)纖維素分子鏈區(qū)域組裝行為，成功構(gòu)筑了具有梯度孔結(jié)構(gòu)的全纖維素泡沫All-Cel foam。該策略在溫和條件下實現(xiàn)了纖維素泡沫可控構(gòu)筑，避免了復(fù)雜化學(xué)改性和高能耗工藝，為生物質(zhì)多孔材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計和調(diào)控提供了新思路。同時，基于分子組裝形成的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，All-Cel foam具有出色的機械性能、良好的可設(shè)計性、成型性、可循環(huán)利用潛力，使其在綠色建筑、隔熱與安全防護等領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力。

All-Cel foam通過簡單的溶劑交換即可使纖維素分子重組并形成多種復(fù)雜三維多孔結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出良好的形狀可設(shè)計性，制備過程無需使用發(fā)泡劑或有毒交聯(lián)劑，大幅降低了揮發(fā)性有機物和溫室氣體排放。得益于纖維素分子鏈的誘導(dǎo)組裝賦予的梯度孔隙結(jié)構(gòu)，All-Cel foam展示出吸引人的機械性能、熱穩(wěn)定性和出色的隔熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.047–0.062 W m-1 K-1，與常用商用塑料泡沫以及已報道的常壓干燥纖維素泡沫相當(dāng)。All-Cel foam兼具的機械強度與隔熱性能優(yōu)勢，將其用作墻體保溫層，其建筑年總能耗與傳統(tǒng)EPS泡沫相當(dāng)，且在溫帶及寒冷地區(qū)表現(xiàn)出更為顯著的節(jié)能效果，凸顯All-Cel foam在綠色建筑與可持續(xù)節(jié)能領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景。