生物质是地球上最大的可再生资源之一，以生物质为基础的先进制造将为人类社会的可持续发展提供生物能源、生物材料和各种生物基产品，极大促进绿色、低碳、环保型社会的发展。日前，生物质先进制造产业主要建立在多糖平台之上，比如制浆造纸工业和新兴的生物能源产业。依托生物质处理技术，一方面，纤维素基的纳米材料与多功能材料得到大力发展；另一方面，木质生物质利用过程中的木质素废弃物的高值化转化正被日益重视，所生产的木质素基高值化产品将极大提高生物质的碳转化和碳利用效率，促进生物经济的发展。作者十余年来专注于林业生物质、农业生物质、微生物生物质的低碳高值化利用相关研究，尤其是近年来在生物质基高性能碳纤维和功能纤维方面取得突破。
    首先，木质素本身是含碳量高达60%的高分子聚合物，因此其作为碳材料的前驱体具有巨大的潜力。然而目前的木质素基碳纤维强度远远低于传统的聚丙烯腈（polyacrylonitrile, PAN）基碳纤维，导致其无法实现商业化生产。通过对木质素碳纤维结构构效关系的系统性研究发现其低性能主要归因于木质素分子的异质性（heterogeneity）,包括分子量大小不一、分子均匀性差、分子间链接键不均一、分子内官能团的多样性等^1-7。开发了不同方法用以定向调控木质素分子结构用以制备高性能的碳纤维，包括有机试剂、漆酶、水为基础的分级调控和木质素生物合成体内调控。我们在实验室条件下生产出了可媲美PAN基碳纤维的高品质木质素碳纤维。
    其次，以纳米纤维素为基础，采用静电纺丝的方法，我们制备了用以防疫的多功能纳米口罩⁸，用以解决疫情之下废弃口罩造成的水体和陆地塑料污染问题。通过复合纳米纤维素和聚乙烯醇（PVA），负载纳米二氧化钛颗粒，制备了可取代现有无纺布医用口罩的可再生、高强度、可降解、自杀菌、高过滤性能、高透气性能、可重复使用的高性能纳米纤维口罩。该口罩的推广将有助于解决口罩带来的二次环境污染问题。     总之，这些以生物质为原料的高性能绿色材料的开发将有促进生物炼制过程产生的废弃物、农林废弃物、蘑菇产业废弃物等的低碳高效利用，推动整个生物经济的发展。
 

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