近期，我校生物资源与生物炼制研究团队在利用木质纤维素生物质转化为绿色纳米材料方面取得重要进展，研究成果“Fabrication of lignin-containing cellulose nanofibrils with unique properties via a simple PEG-assisted strategy”正式发表于《Carbohydrate Polymers》。
近年来，纳米纤维素基材料因其高比强度、生物可降解性和环境友好性等特性，被视为石化材料的理想替代品。然而，传统纳米纤维素本身高度亲水且易于聚集，导致其分散稳定性较差。相比之下，含木质素纳米纤维素（LCNFs）因保留部分天然木质素，在避免木质素完全脱除所需高能耗的同时又能充分发挥木质素自身的抗紫外、抗氧化和高热稳定性等优势，使其在包装、生物基复合材料等领域展现出更广阔的应用前景。
目前LCNFs制备方法多基于化学处理（传统酸、碱、有机溶剂等）与机械解纤组合等工艺。然而，在化学预处理中常发生木质素再缩合反应，导致其结构刚性和疏水性增加，这些变化会进一步削弱木质素与纤维素之间的界面相容性，阻碍体系氢键网络形成，也难以构建结构致密、性能强韧的薄膜材料。因此，在充分利用木质素优势的基础上，进一步调控其结构与性质，已成为提升LCNFs界面相容性及构建高性能LCNFs材料的重要研究方向。孙付保教授团队提出在醇基有机溶剂预处理过程中通过引入聚乙二醇（PEG）原位调控木质素结构的策略。结果表明，PEG能够有效捕获木质素反应性中间体，通过抑制C–C缩合反应而显著提高木质素中β-O-4连接键含量； PEG末端羟基也可与木质素羟基发生醚化反应，从而降低酚羟基含量并增加其化学稳定性。残余木质素经PEG原位修饰后亲水性与表面负电性等理化特性得到显著改善，在机械纳米化过程中有效抑制了木质素聚集，增强了木质素与纤维素间的界面结合强度，促进形成更稳定的三维网络结构，从而显著改善LCNFs悬浮液的流变性能，最终制备的LCNFs薄膜在力学性能上也表现突出，其拉伸强度和断裂伸长率均大幅提升。此外，制得的LCNFs具有更优的热稳定性与更浅的外观颜色。总之，论文中构建的原位PEG修饰策略实现了木质素结构的有效调控，成功制备出性能可调、三维网络结构致密的LCNFs，这为其他高性能纤维素基纳米材料的开发提供了新途径。
江南大学2021级博士生宋国杰为该论文第一作者，Meysam Madadi和孙驰贺副研究员以及孙付保教授为该论文共同通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金区域创新发展联合基金（U23A20135）和国家自然科学基金（22278189）以及中央高校基础研究基金（江南大学，JUSRP202501024）等资助。
近年来，我校生物工程学院孙付保教授团队在木质纤维原料的绿色生物加工制造方面取得明显进展，相关成果陆续发表在Advanced Science (2025, e10496)、Chemical Engineering Journal (2025, 507: 160332; 2024, 481: 148713)、Journal of Colloid and Interface Science (2025, 687: 786-800)等本领域权威期刊。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.124363
图文摘要（一）
图文摘要（二）
