2014年以来，青岛能源所生物基材料组的研究团队在开发绿色纳米纤维素制备技术上取得了一系列重要进展。这个团队通过破解木质纤维素的分离难题，在短短十几年间，把各种基于固体酸与有机酸水解的纳米纤维素制备方法逐步建立起来。这些方法包括磷钨酸水解生成纤维素纳米晶体（CNC）、甲酸水解结合TEMPO氧化制备高分散CNC、氯化铁催化甲酸水解获得CNC等，甚至能一步法从烟秆中提取出高抗水的纤维素纳米纤维（CNF）。他们在这个领域的发明专利已达2项，还申请了多项国家自然科学基金和省级科技计划项目。《化学进展》也对他们的系列成果给予了高度评价，推荐为热点文章。 团队的努力让我们看到了木质素在纳米纸中的巨大潜力。这一“锁水”纳米纸的诞生源于科研人员的智慧。他们另辟蹊径，采用易回收的有机酸水解天然木质纤维。这种处理方式既能分级解离原料，又能保留木质素的天然疏水特性，为后续的“锁水”性能打下了基础。接着把这些含木质素的纳米纤维分散到二甲基乙酰胺（DMAC）中，利用机械力诱导表面分子溶解。在干燥成膜的过程中，溶解的分子重新排列结晶，结晶的纤维素与疏水木质素相互协同，把纳米结构牢牢锁住。这就使得水分难以入侵。 这种绿色制备路线不仅环保还节约成本。整个流程只有有机酸水解和机械均质两步操作，所用的溶剂DMAC可以循环使用。磷钨酸、甲酸、氯化铁等固体/液体酸催化剂都容易回收利用。他们把这一方法扩展到了烟秆、玉米秸秆等农业废弃物的处理上，为大规模低成本生产提供了示范路径。 最终得到的这种“三合一”性能的纳米纸表现出色。湿态强度高达83 MPa，干态强度更是达到了255 MPa。韧性为19.7 MJ/m³，木质素带来的共轭结构还把200–400 nm波段的紫外光几乎完全屏蔽掉了。这种材料的透光率和防晒指数可以根据需求进行调控。 这种木质素“锁水”纳米纸的出现让传统的纤维素纳米纸（CNP）实现了升级。CNP原本具有质量轻、机械强度高、光学性能优异、热稳定性好以及可生物降解等优点，却对水极度敏感。一旦遇到大量水分或高湿环境，强度就会瞬间崩塌，只能用于干燥环境。国际上常用的乙酰化、硅烷化、接枝改性虽然能提升耐水性，却不可避免地牺牲了机械性能并抬高了成本。 青岛能源所的科研人员通过创新解决了这个难题。他们不用复杂的化学改性也不用昂贵试剂就制备出了兼具高湿强、高韧性与紫外屏蔽功能的CNP。这一突破为下一代电子器件、显示基板、太阳能电池及高阻隔包装材料的发展开辟了新方向。 展望未来，课题组将把实验室中的研究成果推向产业化舞台。他们会聚焦于大面积连续成膜、多层结构设计与功能化复合材料开发，力争把这种“柔软盾牌”应用到柔性电子、可穿戴设备、高端包装等领域中去。这意味着我们很快就能看到这种先进材料在实际生活中的应用了。