朱美芳院士团队，最新Matter综述！

2024年6月7日下午4:41 • 顶刊 • 阅读 24

第一作者：Fuyao Liu, Liang Pan, Yifan Liu

通讯作者：朱美芳，朱丽萍，周哲

通讯单位：东华大学

论文速览

近年来，生物基纤维（biobased fibers）作为可再生和可生物降解材料展现出巨大的应用潜力。传统上，生物基纤维是通过棉花、丝绸等简单的纺丝天然纤维来生产，但随着现代技术的发展，可通过绿色溶剂提取和生物技术大规模生产生物质原料和单体。利用湿法、电纺和熔融纺丝技术，可以制造出各种功能性的生物基纤维，极大推进了可再生生物基和生物合成纤维的发展。这些纤维在功能性纺织品、生物材料、能源存储和可穿戴技术等领域有广泛的应用。

本文提供了全面的视角，涵盖资源提取、纤维生产和最终应用，旨在促进跨学科的灵感和合作，加速生物基纤维的利用。未来，生物基纤维有望逐步取代传统的石油基纤维，推动社会走向更绿色、更可持续的发展路径。

图文导读

图1：生物基纤维的发展历程，包括聚乳酸（PLA）、聚酰胺（PA）、聚三亚甲基对苯二甲酸酯（PTT）和聚羟基烷酸酯（PHA）等。

图2：生物基纤维的发展、分类和制造过程，包括生物基天然纤维、生物基再生纤维和生物基合成纤维。

图3：提高生物基天然纤维性能的方法

图4：基因编辑在制备生物基天然纤维中的应用

图5：各种生物材料的分子结构和从传统材料中提取关键成分的过程

图6：湿纺工艺的原理图和溶剂类型及拉伸过程对生物基纤维形成的影响。

图7：电纺设备示意图和影响电纺过程的因素

图8：不同方法用于生物基纤维形成的示意图

图9：生物基再生纤维通过物理加工和表面处理的后处理方法的示意图

图10：各种扭曲生物基再生纤维在仿生组织工程中的应用

总结展望

本文全面综述了生物基纤维的发展历程、提取加工方法、创新加工技术、广泛的跨学科应用以及面临的挑战。特别是，作者提供了对生物基单体合成和提取方法、生物聚合物的聚合动力学、流变学和结晶动力学在生物基合成纤维的制造和加工中的深入讨论。通过调整相融合程度，可以在不牺牲容量的情况下显著提高循环稳定性。

本研究为分析复杂多相系统中的结构演变提供了一种多技术集成的方法，并为通过调节相融合程度来设计和优化复杂的层状正极材料提供了宝贵的见解。未来，随着生物基纤维制备技术的进步，其在智能材料和可穿戴设备中的应用将不断扩展，生物基纤维与传感器和信息处理单元的集成将实现多样化的健康监测和环境检测。

文献信息

标题：Biobased fibers from natural to synthetic: Processing, manufacturing, and application

期刊：Matter

DOI：10.1016/j.matt.2024.04.006

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