材料学院教授团队研究成果首发Nature Sustainability
文章来源：新能源网 更新时间：2025-06-09 14:29:25
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近日，北京林业大学材料科学与技术学院彭锋教授团队在环境与可持续发展领域顶级期刊《Nature Sustainability》（IF 25.7）在线发表了一项突破性研究成果。该团队基于在半纤维素化学改性与功能转化方向的长期积累，以工业副产物结晶木聚糖为原料，成功开发出一种高性能、可重复使用的生物基热熔胶（XA），不仅为新型生物质基胶黏剂的设计提供了创新思路，也为半纤维素的高值化利用提供新思路和新技术。
木聚糖类半纤维素是植物细胞壁中的一类重要天然高分子，与纤维素和木质素共同构成了木质纤维生物质的主要成分。半纤维素是仅次于纤维素的第二大可再生碳水化合物资源，在农作物秸秆、林木生物质中含量丰富，但在制浆造纸工业和生物乙醇工业的生产过程中，大部分的半纤维素在预处理后被降解或溶出，因此未能得到有效利用。
彭锋教授团队通过氧化还原反应，对木聚糖进行分子重构，使其转变成一种新型热熔胶。在不同加热条件下，包括使用吹风机进行简易加热或在100 ℃下加热5分钟，该胶黏剂均可实现有效固化。经测试，在木材基底间的粘接强度可达约31 MPa，其力学性能不仅优于传统石油基商用环氧树脂和EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）热熔胶，也显著优于目前已报道的以多糖、蛋白质和多酚等生物质为原料制备的各类生物基胶黏剂。更为突出的是，木聚糖热熔胶展现出优异的可重复使用性能：在经历10次加热-冷却固化循环后，其粘接强度仍可保持在初始值的100%以上。这一特性显著区别于大多数现有生物质基胶黏剂，后者通常不具备可循环使用能力，从而限制了其在实际应用中的可持续性。
图1. 木聚糖胶黏剂的制备及其表征
图2. 木聚糖胶黏剂的胶合性能
材料学院2022级博士研究生吕子文为论文第一作者，青年教师饶俊和彭锋教授为共同通讯作者，北京林业大学为唯一通讯单位。材料学院郝翔老师、陈阁谷老师和吕保中老师在本研究中提供了宝贵的指导与支持，研究生闫雪晴、贾思雨和潘静也参与了部分实验工作，为研究的顺利开展做出了重要贡献。
研究工作得到了国家杰出青年科学基金（32225034）、中国博士后科学基金会博士后基金项目（GZB20230062）、国家自然科学基金（22278036）和教育部111计划（BP0820033）的大力支持。此外，特别感谢北京林业大学林木资源高值化利用创新平台的支持。
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