近日，材料科学与工程学院、生物质材料科学与技术教育部重点实验室在纳米纤维素的功能性应用研究方面再获进展。研究成果以“Homogeneous Dispersion of Cellulose Nanofibers in Waterborne Acrylic Coatings with Improved Properties and Unreduced Transparency”为题在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》期刊发表（DOI: 10.1021/acssuschemeng.6b00415）。《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》是美国化学会（American Chemical Society）出版的学术期刊，主要关注绿色化学、新能源、绿色制造、废弃物利用以及生命周期评估等方面的研究，刊登具有原创性的高水平研究成果，具有较高的学术知名度和影响力，最新的影响因子为5.267。我校为该文章的独立署名单位，论文的第一作者为木材科学与技术学科2013级硕士研究生谭瑶，共同作者包括2015级博士研究生刘永壮、陈文帅副教授、刘一星教授、王清文教授和李坚院士，通讯作者为于海鹏教授。

论文概要：纳米纤维素以其独特的性能成为一种新型的增强材料，赋予它在材料、化工、电子器件等多领域的广泛应用潜力。采用纳米纤维素复合水性涂料，有望改善水性涂料的漆膜性能。已报道的研究成果多集中在利用纳米纤维素晶体增强水性涂料，而利用高长径比的纤维素纳米纤丝作为水性涂料增强体的工作十分有限，主要原因是其易团聚并难于在涂料中均匀分散。鉴于此，本研究提出采用常见的市售工业化学品（硅烷偶联剂KH550）来改性纤维素纳米纤丝并使其与水性涂料基体形成化学交联，并通过空间位阻的效应来改善了纤维素纳米纤丝在水性涂料中的均匀分散和稳定，进而综合提高涂料成膜的性质。论文以极少比例的KH550实现了对纤维素纳米纤丝的改性，改性液的均匀分散和长期稳定性非常突出。改性后纤维素纳米纤丝添加到水性丙烯酸聚氨酯共聚物乳液涂料中后，对复合涂料的表观粘度、储存模量以及玻璃态转变温度等均有显著的提升作用，但却不会影响复合涂料的成膜性和透光性。复合涂料成膜后具有良好的光透明性，可见光的透光率保持在90%，光泽度几乎没有变化。复合漆膜的弹性模量、硬度和耐磨性等也都随着纤维素纳米纤丝添加量的增大而显著提高，其中试验方案内弹性模量可提高5倍，硬度提高2级，磨损量降低35%。本研究的主要意义在于，提供了一种经济而简便的纤维素纳米纤丝改性增强水性涂料的方案，仅用不足涂料0.1wt%比例的改性剂，在无需昂贵设备和复杂工序的情况下就可以使纤维素纳米纤丝均匀分散到涂料中，涂料性能得以综合提高。

论文通讯作者简介：于海鹏，博士，教授。国家万人计划青年拔尖人才、教育部新世纪优秀人才、黑龙江省领军人才梯队后备带头人，中国林学会木材科学分会副秘书长、中国林学会青年工作委员会委员、中国造纸学会纳米纤维素及材料专业委员会委员、黑龙江省分析测试学会常务理事，国内外40余种学术期刊的审稿专家。近几年先后主持国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才项目、国家万人计划项目、黑龙江省杰出青年科学基金项目等课题，在纳米纤维素及其复合材料等领域进行了较广泛的研究。提出了以化学预处理突破生物质抗解聚屏障并解离微纤丝的科学机制，率先建立了温和化学处理结合高强度超声处理制备高性能纤维素纳米纤丝的新方法，阐述了纤维素纳米纤丝的流变、组装以及功能应用的基础规律。先后在Green Chemistry、ChemSusChem、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Advanced Materials Interfaces、Soft Matter等行业知名刊物上发表论文30余篇，其中有3篇论文被选为期刊封面文章，2篇论文入选当年度最受关注文章。论文被SCI引用600余次，1篇论文成为期刊近5年最高被引用文章和ESI高被引论文。在科学出版社出版了国内关于纳米纤维素的首部专著。相关研究成果还获得了国家授权的发明专利4项，中国林业青年科技奖、黑龙江省青年科技奖和霍英东高校青年教师奖一等奖。（王奉强）