具有各種光學功能的納米纖維素復合薄膜。照片：Derya Atas/阿爾托大學

　　一個數字化的、城市化的世界消耗了大量的原材料，這些原材料很難被稱為環境友好型材料。

　　根據發表在《先進材料》(Advanced materials)雜志上的一項研究，一個有希望的解決方案可能找到了源源不斷的可再生原材料。

　　在他們的論文中，國際研究小組仔細研究了木質纖維素(或植物生物質)如何用于光學應用，有可能取代沙子和塑料等常用材料。

　　阿爾托大學功能材料助理教授Jaana Vapaavuori說：“我們希望盡可能全面地描繪木質纖維素如何取代目前廣泛使用的不可再生資源，如智能設備或太陽能電池。”

　　木質纖維素，包括纖維素、半纖維素和木質素，幾乎存在于地球上的每一種植物中。當科學家將其分解成非常小的成分并將其重新組合在一起時，他們可以創造出全新的、可用的材料。

　　在對該領域的廣泛探尋中，研究人員評估了光學應用所需的各種制造工藝和特性，例如透明度、反射率、紫外線濾光以及結構顏色。通過結合木質纖維素的特性，我們可以為窗戶或對某些化學物質、蒸汽產生反應的材料創造出光敏反應的表面。

　　Vapaavuori解釋說，“我們甚至可以制造吸收輻射的紫外線保護劑，就像防曬霜一樣。實際上，我們可以給木質纖維素添加功能，并比玻璃更容易定制它。”

　　例如，圖爾庫大學材料工程教授Kati miiettunen說，“如果我們可以用木質纖維素取代太陽能電池中的玻璃，我們就可以提高光吸收，實現更好的運行效率。”

　　由于森林生物質的需求量已經很高，而巨大的碳匯對地球的健康至關重要，作為木質纖維素的來源，研究人員把目光關注到了沒有被利用的東西：每年工業和農業產生中超過10億噸的生物質廢棄物。

　　Vapaavuori強調，其他行業的木質纖維素剩余物有巨大的開發潛力。目前，研究人員仍在研究生物基材料并創建原型。例如，在阿爾托大學，科學家們已經開發出了輕型纖維和光敏織物。

(a)去除木質素前和聚合物填充后的木結構照片和示意圖。(b)不同的各向異性結構取決于切片方法和相應的激光散射剖面。(c)壓制/干燥過程前后的示意圖和照片，通過將去木質素的木質細胞壁壓制在一起形成透明薄膜。

　　Vapaavuori說：“向規模化和商業化的飛躍可以通過兩種方式實現。我們要么通過政府法規為生物廢棄物創造新的用途，要么通過研究帶來如此酷的演示和突破，從而推動對可再生光學應用替代品的需求。我們認為，我們既需要政治方向，也需要扎實的研究。木質纖維素創新的發展和商業化的一個主要障礙是其制造成本。早在21世紀初，人們就開始關注納米纖維素，但直到現在，它的能源消耗和生產成本才下降到足以將其用于工業用途。另一個持續存在的挑戰在于一個簡單但基本的加工成分：水。纖維素愛水。”Vapaavuori說，“為了將其用于光學應用，我們需要找到一種方法使其在潮濕條件下保持穩定。”

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　　（原文來自：每日太陽能 全球新材料網、新能源網綜合）