该研究通过分级工业硫酸盐木质素,利用反溶剂沉淀法将分级木质素与MXene材料共组装,成功解决了MXene在有机溶剂中易聚集沉淀的问题,实现了其在极性与非极性溶液中的稳定分散。通过木质素大分子的引入,显著增强了其分散性和抗氧化性。这一方法在理论和实验层面上得到了充分验证,阐明了木质素分子结构中不同类型的基本单元和羟基对MXene层间距调控的贡献。
该研究还实现了对MXene层间距的亚纳米尺度精确调控(1.20 nm-2.77 nm),并发现MXene复合薄膜的电导率与层间距呈指数关系,实现了MXene结构有序性、红外发射率以及电磁屏蔽效能的精细调控。实验结果表明,该复合薄膜的比电磁屏蔽效能显著优于同类材料,展示了其在能源存储和环境治理领域的广泛应用前景。
木质素是植物细胞壁的重要成分,广泛存在于木材等生物质中。长期以来,木质素的高效利用是林木生物质深加工的关键领域之一。研究团队通过深入挖掘木质素在材料性能调控方面的潜力,推动了木质素从传统木材加工副产物向先进材料领域的转化,为木质素的高值化利用开辟了新路径。
该研究由木工所主导,青年科研人员蒋攀博士为第一作者,得到了储富祥研究员、芬兰阿尔托大学Olli Ikkala教授团队以及复旦大学彭勃研究员的悉心指导。