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传统石化塑料难以降解、易产生微塑料污染且碳排放高，严重制约可持续发展。以聚乳酸为代表的生物塑料虽具备可再生、可降解优势，但普遍存在机械性能不足、降解行为不可控等短板，难以实现大规模替代。纤维素作为自然界储量最丰富的天然高分子，是制备可持续生物塑料的理想原料。然而传统工艺中，纤维素多以宏观纤维或纳米填料形式应用，易出现取向不均、界面相容性差、熔体流动性弱等问题，导致材料热稳定性、力学性能与加工性远不及石化塑料，无法满足高端工程领域需求。研究人员虽已通过调控纤维素分子结构与超分子网络，开发了多种可降解生物塑料，但如何通过分子尺度精准设计、网络构型调控及组装定向诱导，实现材料性能与加工行为的协同耦合，仍是生物基塑料领域亟待攻克的挑战。

近日，我校特色资源化工与材料教育部重点实验室赵大伟教授联合东北林业大学于海鹏教授，受《Research》期刊邀请，对课题组自2020年提出的纤维素分子尺度设计策略及其在生物塑料性能创制与应用拓展方面的优势进行了系统梳理与深入探讨。该研究围绕超分子网络重构、动态耗散体系构建和响应式编程重塑三大核心路径，重点分析了提升材料热稳定性、力学强度和成型加工性的关键机制与实现方法。研究进一步阐明了氢键网络调控、动态可逆键合、链段缠结以及拓扑网络调控等因素对材料性能提升的协同作用，为开发高性能、可回收、智能化绿色生物塑料提供了系统的理论框架与技术指导。相关成果也为纤维素基生物塑料在航空航天轻量化构件、智能建筑板材、高端防护装备及生物医用材料等高价值领域的应用拓展奠定了基础。

图. 纤维素基生物塑料的分子尺度设计策略

2026年5月13日，相关研究成果以“Reinventing Cellulose into Sustainable and Versatile Bioplastics via Molecular-Scale Design”为题发表于《Research》，第一作者为产研院博士研究生王珉鑫，乐动全体育,乐鱼电竞官网,金贝娱乐为论文通讯单位。