武汉大学邓红兵/赵泽团队为“以废治塑”提供新方案

（通讯员徐鹏、邱奕瑾）近日，国际顶级学术期刊《美国科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS）在线发表了武汉大学资源与环境科学学院邓红兵教授、赵泽副教授团队在可持续生物质材料领域的最新研究成果。团队利用废弃生物质资源，开发出一种兼具高强度与防水性的可降解生物复合材料，其性能可与传统石油基塑料相媲美，为“以废治塑”的绿色发展理念提供了全新的技术路径。这是该团队继在Science Advances发表相关成果后，在可降解塑料领域取得的又一重要突破。

论文题目为“Hierarchical assembly of biomass fiber–lamella–macromolecule networks for biocomposites with high strength and water-resistant sealing”。武汉大学2022级博士研究生邱奕瑾为本文的第一作者，邓红兵和赵泽为本文共同通讯作者。

随着石油基塑料的广泛使用，全球正面临资源消耗与环境污染的双重危机，开发可持续替代材料迫在眉睫。作为地球上储量最丰富的天然高分子，纤维素因其可再生、可降解特性，被视为理想的可持续替代材料。然而，其固有的强亲水性与力学强度不足，限制了在实际应用中的推广。现有改性方法虽可改善性能，但往往伴随高能耗和二次污染，形成“性能提升与绿色制备难以兼得”的技术瓶颈。因此，开发一种能够同步增强纤维素材料耐水性与机械强度，且制备过程简单、环境友好的技术策略，是实现石油基塑料替代所必须解决的核心挑战。

针对这一挑战，团队提出了一种基于多尺度自发组装与重组的生物质协同构筑策略。研究巧妙结合三种天然生物质组分的理化结构互补性：纤维素纤维提供结构骨架、花粉微凝胶颗粒作为自适应界面填充剂、壳聚糖发挥分子粘合与密封作用。三者协同作用形成分级网络结构，实现了力学强度与耐水性能的同步提升。该材料不仅具备高强度与防水性，且完全可生物降解，制备过程无需高能耗或化学改性，充分体现绿色可持续理念。得益于壳聚糖的粘合特性，材料表面可实现无缝防水密封，在食品包装、可降解吸管、防水贴片等领域展现出广阔应用前景。研究成果为废弃生物质高值化利用提供了新思路，也为塑料污染治理与循环经济发展贡献了创新方案。

生物质复合材料制备工艺和性能展示

该研究工作获得了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费及武汉大学科研公共服务平台的大力支持。

文章链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521173122

（编辑：肖珊）