在雙碳背景和綠色建筑材料需求日益增長的推動下，天然高分子材料受到越來越多關注。木質纖維素作為地球上最豐富的可再生資源之一，兼具低碳、可降解與可加工等多重優勢，正在成為構建綠色建筑和可持續材料體系的重要候選。然而，其固有的可燃性限制了其在火災敏感場合的廣泛應用，阻燃性能提升成為實際推廣過程中的關鍵科學問題。
近日，不列顛哥倫比亞大學姜鋒教授團隊在《Progress in Materials Science》上發表綜述文章，系統梳理了近年來木質纖維素基材料阻燃研究的核心進展，從材料燃燒機制、阻燃劑體系到構筑策略與未來展望，構建了清晰的研究圖譜。
文章首先從燃燒行為出發，深入剖析了木質纖維素熱解的多階段過程，包括脫水、揮發、裂解與炭化等核心反應。根據燃燒過程中不同反應階段，阻燃機制可被劃分為凝聚相（熱屏蔽）與氣相（自由基抑制、氣體稀釋）兩類，這一機制框架為后續阻燃劑的設計提供理論基礎。
圖1：木質纖維素燃燒過程和阻燃機理。
在阻燃劑設計方面，文章依照構成元素類型將各類阻燃劑逐一討論其作用機制及代表性應用。作者特別強調了多種元素的協同構效設計以及新型復合策略在提升阻燃效率和熱穩定性方面展現出優異潛力。
圖2：阻燃元素及常見阻燃劑。
為進一步提升木質纖維素阻燃材料的綜合性能，文章重點介紹了近年來新興的功能整合與結構優化策略，包括層層組裝、溶膠-凝膠、浸漬、化學接枝、自組裝等方法在提升阻燃效率、穩定性和耐久性方面的作用。同時也深入討論了在環保法規趨嚴與綠色化趨勢驅動下，新興阻燃體系所面臨的可持續性挑戰。
除了阻燃效率和結構穩定性，作者也特別強調了材料綠色性與可持續性的重要性。隨著環保法規日益嚴格，開發低毒、生物基、無鹵的阻燃體系已成為研究趨勢。未來，構建具有“協同機制 + 多功能整合 + 可持續來源”的阻燃結構，將是推動木質纖維素材料走向工程應用的關鍵路徑。此外，綜述還提出了未來研究亟需關注的問題，如高效評價方法體系的建立、結構-性能-環境三者之間的平衡優化、多組分協同作用機制的深入理解等，為該領域后續研究提供了有價值的討論。
該綜述文章以題為“Flame-Retardant Strategies for Lignocellulose: Recent Progress and Prospect”的研究成果，近日發表在國際著名期刊《Progress in Materials Science》（DOI:10.1016/j.pmatsci.2025.101529）上。文章由不列顛哥倫比亞大學Sustainable Functional Biomaterials Lab博士生（Huayu Liu）擔任第一作者，姜鋒（Feng Jiang）教授和朱曄凌博士為通訊作者。
全文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642525001070#ab005
