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隨著當(dāng)前對循環(huán)經(jīng)濟(jì)和氣候變化的重視，木質(zhì)素（一種將木材中的細(xì)胞、纖維和容器結(jié)合在一起的有機(jī)物質(zhì)）被認(rèn)為是一種很有前途的可再生資源，可以取代化石材料。但目前，這種紙漿和造紙工業(yè)的副產(chǎn)品還未得到充分利用，其中約 98% 用于燃燒加熱或發(fā)電。

使用木質(zhì)素的障礙之一是其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以分解?，F(xiàn)在，芬蘭阿爾托大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種方法，可以將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為具有防霧和防反射特性的生物基透明涂層。

木質(zhì)素納米顆粒（LNPs）具有親水性，適合制造紋理，因此非常適合光學(xué)應(yīng)用，尤其是需要防霧性能的應(yīng)用。然而，實(shí)現(xiàn)這一用途的一個(gè)問題是克服顆粒的不透明性，這需要精確控制薄膜厚度。

在目前的研究中，研究人員著眼于減小 LNPs 的尺寸，以克服不透明性問題，因?yàn)檩^小的顆粒不容易混濁，而且散射光更均勻。

該研究的第一作者亞歷山大-亨恩（Alexander Henn）說："光學(xué)涂層需要透明，但到目前為止，即使相當(dāng)薄的木質(zhì)素顆粒薄膜也是可見的。我們知道，小顆粒看起來不那么渾濁，所以我想了解能否通過將顆粒尺寸減小到最小來制作隱形顆粒膜。"

為了縮小顆粒尺寸，研究人員通過乙酰化對木質(zhì)素進(jìn)行了化學(xué)改性，乙?；且环N酯化反應(yīng)，將乙酰官能團(tuán)引入有機(jī)化合物中。使用乙酸驅(qū)動反應(yīng)--在140 °F（60 °C）的相對較低溫度下僅需10分鐘--該過程產(chǎn)生了高濃度的超小型LNP，具有意想不到的特性。

Henn說："我用乙?；举|(zhì)素制成的木質(zhì)素顆粒具有相當(dāng)令人驚訝的特性，這使得這項(xiàng)研究的其他部分變得非常有趣。例如，制作光子薄膜的可能性就完全出乎意料。"

顆粒的小尺寸使研究人員能夠控制層的厚度和外觀，從透明的亞單層到多層薄膜，這使他們能夠控制不同波長光的顏色和吸收率。

快速而簡單的乙?；椒僧a(chǎn)生可用于不同用途的木質(zhì)素 圖/Henn 等人/阿爾托大學(xué) (CC BY 4.0)

他們發(fā)現(xiàn)超薄透明涂層可以減少水滴造成的光散射，并得出結(jié)論：乙?；举|(zhì)素適合用作透明表面的防霧涂層。此外，通過加厚涂層和使用多層薄膜，研究人員可以控制涂層的顏色，從而獲得明亮的黃色、藍(lán)色和紫色。這些較厚的涂層還具有光子特性，即它們能反射光線。

研究人員說，乙?；磻?yīng)的速度和簡易性及其高產(chǎn)率意味著它可以擴(kuò)大到工業(yè)水平，木質(zhì)素是碳匯的額外好處。

該研究的通訊作者之一莫妮卡-厄斯特伯格（Monika Österberg）說："基于木質(zhì)素的產(chǎn)品可能具有商業(yè)價(jià)值，同時(shí)還能起到碳匯的作用，有助于緩解目前對化石燃料的依賴并減少二氧化碳排放。像這樣的高價(jià)值應(yīng)用對于推動木質(zhì)素的價(jià)值化，使我們不再僅僅將木質(zhì)素用作燃料非常重要"。

該研究發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》上。