💡这项突破是什么?
塑料改变了现代生活，但由此带来的环境问题也日益严峻。传统石油基塑料难以在自然环境中降解，长期残留后会逐渐破碎形成微塑料和纳米塑料，并在土壤、水体和生物体内持续累积。近年来尽管可降解塑料受到广泛关注，但目前商业化生物塑料仍普遍面临制备流程复杂、成本较高、自然环境下降解缓慢以及力学性能不足等问题。因此，如何从可再生生物质资源出发，构建兼具高性能、低成本、和低碳足迹的新型生物塑料，成为绿色高分子材料领域亟待突破的重要方向。
半纤维素是植物细胞壁的重要组成部分，其中木聚糖作为其主要类型之一，具有来源丰富、可再生及天然可降解等优势，同时也是制浆造纸与黏胶纤维工业中的典型副产物。然而，来源于黏胶纤维副产的木聚糖分子链间存在大量氢键作用，结构高度聚集，导致其溶解性、加工性及成膜性能受限，难以直接转化为高性能塑料材料。已有研究通常需要通过多步生物炼制，将木聚糖转化为单体后再聚合制备生物塑料，但该路线工艺复杂、能耗较高，也削弱了其低碳优势。针对这一难题，北京林业大学材料学院饶俊、彭锋团队提出了一种“从纸浆废弃物到高性能生物塑料”的光致构筑新策略。相关研究以“Photo-induced Synthesis of Bioplastics from Xylan”为题发表在Research上。
图1 XAGP的制备流程以及与PHA/PHB，PLA和PE对比
研究团队以黏胶纤维工业副产木聚糖为原料，通过醚化反应引入不饱和双键，获得可水溶的改性木聚糖。在光照条件下，含有不饱和双键的木聚糖衍生物通过自由基聚合实现分子链间的共价交联，形成初始水凝胶网络；随后通过梯度脱水逐步去除自由水，使分子链靠近并增强氢键等非共价作用，诱导物理交联网络生成；最终在热压作用下，体系进一步致密化并促进分子链重排，构建出以化学交联为骨架、氢键网络为辅助的多级交联结构，从而显著提升材料的力学性能与稳定性。传统生物塑料往往需要在高温工业堆肥条件下才能实现有效降解，而该工作中的XAGP可在自然土壤环境中快速降解。同时，材料表现出优异的综合性能：透光率可达95%，拉伸强度达84 MPa，韧性达6 MJ/m3，并且具有较低生产成本和较低碳排放潜力。该工作为造纸工业副产物高值化利用和绿色塑料替代提供了新的分子设计思路。
材料学院博士研究生贾思雨为第一作者，材料学院彭锋教授与饶俊讲师共同担任通讯作者。
该论文得到了国家杰出青年科学基金（32225034）、国家自然科学基金（32401516、2278036）、中国博士后科学基金（2025T180546）以及中央高校基本科研业务费专项资金（QNTD202507）的资助。
