馬里蘭大學胡良兵教授和布朗大學齊月教授等人在Nature上發表了最新成果，報告了通過分子通道工程實現高性能固體聚合物離子導體的一般策略。該策略基于擴展分子間聚合物結構和將Li+傳輸與聚合物鏈段松弛解耦，從而導致高離子導電性。作者首先使用纖維素納米纖維（CNFs）來演示這種方法。作者在這里表明，銅離子（Cu2+）與CNFs的配位（Cu-CNF）能夠通過將聚合物鏈之間的間距擴展到分子通道來改變纖維素的晶體結構，從而實現鋰離子的插入和快速運輸。在這種1D傳導通道中，豐富的含氧纖維素功能基團，以及少量結合水，以與聚合物分段運動解耦的方式幫助Li+的運動。這一設計策略的成功創造了一類聚合物離子導體，使各種陽離子（例如Na+）能夠快速傳導，具有高室溫離子導電性。例如，作者還研究了由殼聚糖、海藻酸、羧甲基纖維素（CMC）和黃原膠（XG）制成的與Cu2+配位的聚合物離子導體，所有這些導體都表現出高溫離子導電性。Yang, C., Wu, Q., Xie, W. et al. Copper-coordinated cellulose ion conductors for solid-state batteries. Nature (2021).https://doi.org/10.1038/s41586-021-03885-6
馬里蘭大學胡良兵等人在Science上報告了一種自上而下的方法，首先使用一種常見的水基的去木質素工藝從貝斯伍德木質纖維細胞壁上去除約55%的木質素和約67%的半纖維素。由于剩余的細胞壁吸收水分，部分和選擇性地去除這種疏水成分會導致木材樣品變軟和溫和膨脹，具有較高比例的親水纖維素。因此，部分去火木材的含水量約為30%。然后，在環境條件下將木材風干約30小時，以除水并形成收縮木材。接下來，將縮小的木材浸泡在水中3分鐘，稱之為水沖擊過程，該過程部分重新膨脹細胞壁，并導致產物中的樣本尺寸有所擴展，作者稱之為可塑木材。通過這種方法，木材可以加工成各種形狀，同時大幅提高其機械強度。Xiao et al., Lightweight, strong, moldable wood via cell wallengineering as a sustainable structural material. Science 374, 465–471 (2021).https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg9556
耶魯大學姚媛和馬里蘭大學胡良兵等人在Nature Sustainability上報道了一種簡易的原位木質素再生策略，從木質纖維素資源(如木材)中合成高性能生物塑料。該方法可以制備具有高機械強度、改善水和熱穩定性、優異的可回收性和生物降解性，以及低成本的木質纖維素生物塑料。在此，原位木質素再生產生均勻且高粘性的纖維素-木質素漿料，其中木質素填充相互連接的纖維素微/納米纖維網絡的空間，從而形成高度致密的結構。然后，可以很容易地通過澆鑄這種纖維素-木質素漿料，獲得木質纖維素生物塑料Xia, Q., Chen, C., Yao, Y. et al. A strong, biodegradable and recyclable lignocellulosic bioplastic. Nat Sustain (2021).https://doi.org/10.1038/s41893-021-00702-w
