木质素添加剂提高了碳纤维和可回收塑料的性能

木质素是地球上第二丰富的生物聚合物，作为聚合物的潜在可再生成分，多年来吸引了研究人员的兴趣。圣路易斯的华盛顿大学带来了最前沿的研究，发现木质素的添加可以实现更强、更轻的碳纤维以及对环境影响更小的塑料。

木质素为植物组织提供硬度和结构支持，但直到最近，它还在很大程度上被认为是超出其植物功能的工业废物。这种认知正在发生积极改变。在2016年，第一个商业规模提取木质素的工厂在加拿大阿尔伯塔省建成，木质素用来取代以化石燃料为来源的石化产品。最近，日本的一个研究财团开发了热固性复合材料，将木质素纳入汽车部件中。

华盛顿大学的研究涉及化学改变后的木质素，可以被用作一种增强型碳纤维的前体。据报道，该机构还可以开发出具有更好性能的可回收塑料。通过改变木质素的一些特性，能源、环境和化学工程系教授兼系主任Joshua Yuan和他的团队创造了高分子量酯化连接木质素（High Molecular Weight Esterified Linkage Lignin，HiMWELL）。他们将其与聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）相结合，以配制前体。

1. 木质素的化学结构和分子量的不均匀性，使其难以与其他聚合物结合；
2. 其高数量的OH基团，这是一种吸引水的氧和氢的反应性配对，这对于构建像碳纤维这样的刚性材料来说并不理想。

为了避开这些障碍，Yuan和他的团队重新设计了木质素结构。

当与PAN结合时，基于HiMWELL的碳纤维具有创纪录的拉伸强度，并显示出比标准碳纤维更好的机械性能。当木质素被添加到可回收的聚合物混合物中时，HiMWELL改善了机械性能，也改善了紫外线防护。

据Yuan陈述，这项研究为在碳纤维中使用木质素奠定了基础，同时将为木质素的商用价值“正名”。目前，这项研究已发表在《细胞新闻物质》杂志上。该项目还得到美国能源部能源效率与可再生能源办公室和生物能源技术办公室支持。