马里兰大学胡良兵教授和布朗大学齐月教授等人在Nature上发表了最新成果，报告了通过分子通道工程实现高性能固体聚合物离子导体的一般策略。该策略基于扩展分子间聚合物结构和将Li+传输与聚合物链段松弛解耦，从而导致高离子导电性。作者首先使用纤维素纳米纤维（CNFs）来演示这种方法。作者在这里表明，铜离子（Cu2+）与CNFs的配位（Cu-CNF）能够通过将聚合物链之间的间距扩展到分子通道来改变纤维素的晶体结构，从而实现锂离子的插入和快速运输。在这种1D传导通道中，丰富的含氧纤维素功能基团，以及少量结合水，以与聚合物分段运动解耦的方式帮助Li+的运动。这一设计策略的成功创造了一类聚合物离子导体，使各种阳离子（例如Na+）能够快速传导，具有高室温离子导电性。例如，作者还研究了由壳聚糖、海藻酸、羧甲基纤维素（CMC）和黄原胶（XG）制成的与Cu2+配位的聚合物离子导体，所有这些导体都表现出高温离子导电性。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
马里兰大学胡良兵等人在Science上报告了一种自上而下的方法，首先使用一种常见的水基的去木质素工艺从贝斯伍德木质纤维细胞壁上去除约55%的木质素和约67%的半纤维素。由于剩余的细胞壁吸收水分，部分和选择性地去除这种疏水成分会导致木材样品变软和温和膨胀，具有较高比例的亲水纤维素。因此，部分去火木材的含水量约为30%。然后，在环境条件下将木材风干约30小时，以除水并形成收缩木材。接下来，将缩小的木材浸泡在水中3分钟，称之为水冲击过程，该过程部分重新膨胀细胞壁，并导致产物中的样本尺寸有所扩展，作者称之为可塑木材。通过这种方法，木材可以加工成各种形状，同时大幅提高其机械强度。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
耶鲁大学姚媛和马里兰大学胡良兵等人在Nature Sustainability上报道了一种简易的原位木质素再生策略，从木质纤维素资源(如木材)中合成高性能生物塑料。该方法可以制备具有高机械强度、改善水和热稳定性、优异的可回收性和生物降解性，以及低成本的木质纤维素生物塑料。在此，原位木质素再生产生均匀且高粘性的纤维素-木质素浆料，其中木质素填充相互连接的纤维素微/纳米纤维网络的空间，从而形成高度致密的结构。然后，可以很容易地通过浇铸这种纤维素-木质素浆料，获得木质纤维素生物塑料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
