如聚酯纤维和碳这样的合成纤维已被广泛应用于各种工业中。然而，这些纤维需要复杂的制造过程，能耗高，成本高。此外，由于这种合成纤维是不可生物降解的，难以回收，导致这些材料是不可持续的。因此，天然纤维已成为此类复合材料的替代品。
马里兰大学胡良兵教授等人报道了一种自上而下的策略，该策略能够通过化学脱木质素和空气干燥两步流程，从天然竹茎中大量提取高性能纤维素基大纤维。作者使用过氧甲酸作为一种温和的脱木素剂，选择性地分解木质素/半纤维素粘合剂和薄壁细胞，使近固态的纤维素大纤维在几乎没有机械损伤的情况下被大规模分离，例如，从一根竹茎中可以迅速分离出数千种高强度纤维素基大纤维。
研究表明，该纤维由排列紧密、具有强氢键和范德华力的纤维素纳米纤维组成，其抗拉强度为1.90±0.32 GPa，杨氏模量为91.3±29.7 GPa，韧性达25.4±4.5 MJ m-3，力学性能超过了木质纤维，与人造碳类似物相当。生命周期评估显示，用现有的天然纤维取代结构复合材料中的聚合物和碳纤维，可大幅减少碳排放。
相关工作以Sustainable high-strength macrofibres extracted from natural bamboo为题在Nature Sustainability上发表论文。
图2. 从天然竹茎到分离的脱木质素纤维素大纤维的形态和微观结构演变
图3. 化学分离的竹纤维素大纤维和机械提取的竹纤维素大纤维的结构和组成
图5. 竹纤维素大纤维的生命周期分析及其在高性能聚合物复合材料中的应用
Sustainable high-strength macrofibres extracted from natural bamboo，Nature Sustainability，2021.
https://doi.org/10.1038/s41893-021-00831-2
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