在全球每年超過億噸的塑料產量和日益嚴重的白色污染下，開發兼具高機械性能、可塑型、全降解及可循環再利用的生物基塑料是有效解決石化塑料污染的重要途徑。竹是一種廣泛的可再生生物資源，竹纖維的結晶多級結構和致密的氫鍵網絡，賦予了其機械剛性，但也導致脆性和后續加工困難。傳統的物理與化學改性難以同時解離剛性網絡并重塑有序氫鍵結構，對于開發兼具優良的機械性能與可控塑型性的生物基塑料依然存在挑戰。
圖1 分子工程策略構建竹分子塑料BM-plastic
近日，東北林業大學于海鵬教授與沈陽化工大學趙大偉教授再次利用“溶劑分子誘導重組”策略，精準調控竹纖維素分子網絡中的氫鍵作用與分子組裝排列，成功開發出一種高性能的竹分子塑料（BM-plastic）。這種生物塑料在機械強度上超越多數通用工程塑料，同時具備優異的熱穩定性、可控塑型性、循環再利用性及完全的自然降解性，為解決塑料污染問題提供了一種有效的方案。相關研究成果以“High-strength, multi-mode processable bamboo molecular bioplastic enabled by solvent-shaping regulation”為題發表于《Nature Communications》。該論文的第一作者是東北林業大學碩士研究生唐紅英，通訊作者為曾素清博士、趙大偉教授、于海鵬教授。
圖2 BM-plastic分子網絡機制與形貌特性
圖3 機械性能與尺寸穩定性
圖4 BM-plastic塑型可設計性
圖5 BM-plastic可回收性、生物降解性及經濟可行性分析
總結與展望：
該竹分子塑料憑借其高機械強度、耐高/低溫性、可多重加工塑型性及循環再利用性，在高端電子器件、汽車輕量化部件、綠色建筑材料、可持續智能建筑等領域，展示出吸引人的應用前景。該工作成功打通了將低值生物質資源轉化為高性能材料的綠色通道，提供了一種從分子層面設計生物質材料結構，并定制其性能的創新策略。通過引入溶劑分子刺激調控這一溫和而可擴展的分子尺度操作，實現了對竹纖維這一古老自然聚合物的重新賦能。該工作提出的分子重組機理不僅適用于竹材，還可擴展至其他林木生物質資源、生物殼鞘體等的高品質設計與高值化利用，有望發展出一個龐大的生物基材料性能譜系，以滿足軟質電子、硬質智能建筑、極端航空航天等不同應用場景的需求，減少人類對化石資源的依賴，改善生態健康環境。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-63904-2
