摘要：目前，越来越多的研究致力于开发来源于木质纤维素生物质的生物基和可生物降解塑料及其复合材料。现有的生物塑料生产通常需要经历多个复杂步骤，包括从生物质中制备单体以及单体的聚合与改性。

目前，越来越多的研究致力于开发来源于木质纤维素生物质的生物基和可生物降解塑料及其复合材料。现有的生物塑料生产通常需要经历多个复杂步骤，包括从生物质中制备单体以及单体的聚合与改性。

成果简介

针对这一挑战，福建农林大学杨光绪/帅李教授团队和同济大学雷振东教授等人携手在Science Advances期刊上发表了题为“Recombination of agricultural residues into moldable composites”的最新论文。该团队报道了一种实用的重组策略，可以将农业废弃物转化为可塑形的纤维素增强木质素（CRL）复合材料。该策略通过对生物质颗粒的解构处理，随后对纤维素纤维与木质素混合物进行热压成型。博士生龚正刚为第一作者。

所得CRL复合材料表现出优异的力学性能、热稳定性，以及优良的耐水性、耐磨性和阻燃性。机理研究表明，较小的颗粒尺寸、水溶性成分的去除，以及木质素及其交联反应活性的保留，在制备高质量复合材料制品中发挥了重要作用。这些发现为多种低品质生物质（如玉米秸秆）转化为环保且具有潜在可生物降解或可堆肥特性的复合材料提供了通用策略，有望作为传统热固性材料的可持续替代品。

研究亮点

（1）实验首次提出了通过细胞壁重组策略将农业废弃物转化为可塑形的纤维素增强木质素（CRL）复合材料，成功实现了低品质生物质的高效转化。

（2）实验通过对生物质颗粒进行解构处理，去除水溶性成分，并对纤维素和木质素混合物进行热压成型，得到的CRL复合材料表现出优异的力学性能、热稳定性以及耐水性、耐磨性和阻燃性。

（3）通过机制研究，发现小颗粒尺寸、水溶性成分的去除，以及木质素及其交联反应活性的保留显著改善了复合材料的性能。这些因素在制备高质量复合材料制品中起到了关键作用。

（4）该策略提供了一种通用的方法，将低品质的农业废弃物（如玉米秸秆）转化为环保且具有潜在可生物降解或可堆肥特性的复合材料，有望作为传统热固性材料的可持续替代品。

图文解读

图1. 通过细胞壁重组工艺将农业废弃物制备为CRL复合材料。

图2. 细胞壁组分去除对CRL复合材料性能的影响。

图3. 木质素作为树脂基体在粘结纤维素纤维中的关键作用。

图4. 缩醛保护（AP）处理提高生物质颗粒表面疏水性的机制。

图5. CRL复合材料与石油基塑料性能对比。

结论展望

传统生物质塑料制备路径复杂、步骤繁多，而通过细胞壁重组策略，可以实现对低品质农业废弃物的高效利用，制备出性能优异的全生物基复合材料。研究明确指出，完全解构生物质、去除热不稳定和亲水性成分，以及最大限度保留木质素及其交联反应活性，是实现可工业化制备的关键。

这种策略不仅简化了工艺流程，提高了材料的成型性和可塑性，还赋予了复合材料优良的力学性能、热稳定性和耐水耐磨阻燃特性，为农业废弃物资源化、高值化利用开辟了新路径。同时，研究也清晰认识到，目前CRL复合材料仍存在断裂伸长率较低、气体和水分渗透性较高、成型工艺要求较高等局限，提示未来需针对特定应用场景进行进一步优化。整体而言，本研究为开发绿色、可持续替代石油基塑料材料提供了切实可行的新思路。

文献信息

Zhenggang Gong et al. ,Recombination of agricultural residues into moldable composites.Sci. Adv.11,eadv3533(2025).DOI:10.1126/sciadv.adv3533

来源：MS杨站长