“双碳”战略目标下木竹基先进功能材料研究进展

摘要

木竹材作为可再生的天然生物质资源,广泛应用于家居、建筑、轻工、能源等领域。以木竹材替代金属、石化等非可再生资源开发高附加值绿色木竹基先进功能材料,是木材科学和材料科学重要的前沿交叉领域,对于推动国家“双碳”战略具有重要的理论价值和实践意义。从木竹材的生物构造特征及细胞壁化学组分出发,分析了木竹基先进功能材料创新的生物和化学结构优势,总结了近年来实体木竹材在高强透光、光热转化、绿色储能、清洁催化及智能传感等先进功能领域的最新研究进展。具体来说,梳理了木竹基高强材料与透明材料的发展脉络与方向,阐释了木基太阳能蒸发器的仿生设计理念,归纳了木竹材在不同储能技术领域的应用特点及优势,分析了木竹基电催化材料的性能调控机制,探讨了木竹基智能传感器件的应用前沿。最后,针对目前应用研究存在的问题与局限,在结构调控优化、稳定性改良、多功能一体化和产业化大规模发展等方面对木竹基先进功能材料未来发展趋势进行展望。本研究旨在总结梳理木竹材料生物化学构造与先进功能材料之间的构效响应关系和修饰调控机制,从“仿生学”角度解决先进功能材料领域存在的相关问题,为“双碳”战略目标下木竹材高值化综合利用提供新的科学思路与技术借鉴。