近日，我校材料學院茍進勝副教授團隊以未經任何化學預處理的廢紙為原料制備了一種可生物降解的泡沫材料，該泡沫具有低密度、低導熱性、優異的機械強度和出色的緩沖性能，可以用作環保緩沖包裝，有效替代泡沫塑料，確保產品在運輸過程中得到保護。相關成果發表于期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》，引起了領域內的高度關注。日前，本研究相關成果被美國化學學會（ACS）和美國化學與工程新聞（Chemical & Engineering News）作為“前沿化學研究亮點和新聞”，以“Upcycling leftover cardboard to make a new type of foam packaging”為題進行專題評論報道，包括Bioengineer, ScitechDaily, ChemEurope和Innovazione在內的多家國際媒體進行了轉載報道。
泡沫塑料是一種常用于運輸包裝的合成高分子材料，由于其不可生物降解的性質和對不可再生石油資源的依賴，對環境提出了重大挑戰。因此，研發環保、性能優異的生物降解緩沖材料替代泡沫塑料具有重要意義。針對以上問題，我校材料學院茍進勝副教授團隊在廢紙發泡、廢紙基氣凝膠方向進行多年研究，相關成果被授予發明專利“一種剪切增稠液增強紙漿發泡材料及其制備方法”和實用新型專利“一種可拆卸式多種定向冷凍裝置”。
在前期研究的基礎上，研究團隊將PVA和明膠引入到廢紙泡沫體系，形成了緊密交織和高度多孔的結構，纖維之間形成“膜連接”和“橋連接”結構，極大增強了材料力學性能，與未添加PVA和明膠的廢紙泡沫相比，分別提高了416.7%和638.3%，與傳統發泡塑料材料相比，在相同應變下具有承受高出3-4倍的應力，這一特性保證可以作為替代發泡塑料的優良緩沖材料。
廢紙泡沫材料的微觀形貌
為了進一步提高廢紙泡沫材料的緩沖性能，制備了納米級非牛頓流體（STF）并將其浸漬其中，從靜態和動態測試結果可以看出，浸漬了STF的廢紙泡沫能有效減弱沖擊加速度，延長緩沖時間，動態緩沖性能和能量吸收性能得到了顯著改善，可用于無傘空投等大沖擊場景。
浸漬STF的廢紙泡沫材料的動態緩沖特性
材料制備及應用場景展示圖
我校材料學院碩士研究生張斌為文章第一作者，茍進勝副教授為通訊作者。該研究得到了“木質材料科學與應用教育部重點實驗室（北京林業大學）”和“木材科學與工程北京市重點實驗室”的支持。
