综合整理/本刊见习主笔 吴菁

近年来，海上原油泄漏事故频发，给海洋生态造成了巨大危害。

如何绿色高效地处理海上原油污染？中国科学院宁波材料团队在一种能吸油的造纸“废料”——木质素中找到了答案。

自然界中，木本植物的木质素含量能占到约25%，是仅次于纤维素的第二大天然有机高分子材料。在工业生产中，木质素通常会被当作造纸废料，燃烧或直接丢弃是主要的处理方式。

不过，随着近年来对木质素研究的不断深入，科研人员发现了其与聚氨酯材料结合后，在吸附石油方面的不俗表现。

是否可以将普遍被浪费的木质素利用起来，来提高传统吸油材料的环境友好性？2019 年下半年，我国研究团队开始了有针对性的技术攻关。

吸附更环保

中国科学院宁波生物基高分子材料团队与多伦多大学颜宁教授团队合作，设计研发了一种木质素基聚氨酯泡沫，可治理海上油污泄漏，还能无害化降解。

起初，研究团队采用一步法制备了碳纳米管复合的木质素基聚氨酯原油吸附泡沫，用于高效原油回收。

常温下原油黏度较高，但在较高温度下黏度会降低很多，有助于提高泡沫吸收速率。通过模拟海洋环境实验，研究团队发现，制备出的木质素聚氨酯泡沫经过一个太阳光照（辐射功率1000W/m2）后，表面温度达90℃，可在6 分钟内实现自身6 倍以上质量的原油回收。

美中不足的是，碳纳米管不可降解，还会阻碍泡沫材料的降解速率。

经过进一步研究，研究团队替换了碳纳米管，采用分散性更好、光热转化效率更高且具有可降解性的MXenes 纳米片引入泡沫基体中。结果发现，在一个太阳光照下，表面最高温能够达到83℃，从而实现对黏稠原油的高效回收。

值得一提的是，MXenes 纳米片能够在热氧环境下降解成对环境无污染的二氧化钛等物质。最终，新研发的产品不仅可以通过挤压泡沫将所吸附的油污进行回收处理再利用，还能够在碱性环境下实现绿色降解。

吸油更高效

由于处理泄露污染的工作人员无法接近某些毒油相废液，因此需要能够精准定向用于油污吸附的材料。基于已有的成果，研究团队进一步研制出了一种超疏水磁性木质素基聚氨酯泡沫。

通过硅烷的表面修饰使其具有超疏水性，将四氧化三铁纳米颗粒引入泡沫中，能使泡沫整体具有一定的磁性和光热性能，在一个太阳光照下，泡沫表面最高温度能达到66.5℃，吸附约自身5 倍质量的原油。

同时由于四氧化三铁的存在，泡沫具有良好的磁性能，人们可以利用磁场进行驱动和回收。在太阳光下，超疏水磁性木质素基聚氨酯泡沫可以借助光热辅助原油回收，无太阳光时能够通过超疏水的表面性质实现常规油水分离，实现24 小时作业。

木质素的大量使用，使得聚氨酯泡沫制作成本降低30%左右，在降低原油泄漏造成危害的同时，木质素泡沫材料也更为质优价廉。

经过生物基高分子团队的设计研发，木质素基聚氨酯泡沫复合材料在有机溶剂泄露和原油回收环境治理方面具有非常优异的性能，并且使用后能够通过简单的方法实现降解，把对环境的污染程度降到最低。

除了应对海上原油泄漏，木质素基聚氨酯泡沫还可作为抗菌敷料、过滤材料、保温材料、隔音吸波材料等。目前，研究团队已与企业合作，将木质素基聚氨酯泡沫材料率先用于汽车内饰中。

这项研究不仅为木质素基聚氨酯泡沫的应用找到了出口，也为今后生物基高分子材料的应用提供了一种思路。